地基处理和基础设计理论

摘要：在地基基础设计中包括了对基础的设计和对地基的处理，二者是密不可分的。地基处理的好坏将直接关系到基础的选型和造价。本文就地基的处理和基础设计进行的讨论。在地基基础设计中，基础的选型必须根据上部结构的荷载、地基土体的承载力和工程造价综合各方面的情况进行确定。

关键词：地基基础后浇带桩承台沉降

中图分类号： S611 文献标识码： A

引言：基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。

工程概况

1.工程总建筑

工程总建筑面积5880平方米。无地下室，地上7层框架结构，底层层高4。5m，以上各层层高均为3。1m，本工程±0。000标高相当于罗零标高5。240米，场地内地层自上而下依次为：①素填土，层厚0。8~2。90m，回填时间4年主要填料为残积粘性土，混砖瓦石块场地分布均匀。②淤泥，呈饱和流塑状，主要由粘粒、粉粒组成，夹杂有有机质，该层层厚4。00~9。00m。③粉质粘土，呈饱和可塑状，手搓稍有粉粒感，粘性较好，标贯试验的校正平均值为10击，层位稳定，厚度为4。80~9。55。④含泥中粗砂，呈饱和密状，层厚0。7~4m。⑤沙质粘土，呈饱和可塑状，层厚0。5~3m。⑥中砂，饱和，含泥约10~20%，均匀分布于场地，厚度约2。10~7。60m。⑦残积粘性土：饱和，可塑，原为辉绿岩脉，长石矿物已全风化成呈土状，标贯试验校正平均值为17击厚2。70~6。70m。⑧散体强风化花岗岩，大部分长石类矿物已经风化呈土状，岩心手捻可散，厚度2。25~14。20m。⑨强风化花岗岩层。⑩中风化花岗岩。

2.地基的处理规定和方法

2.1利用软弱土层作为持力层时，可按下列规定执行：

2.1.1淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层，当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施；

2.1.2冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持力层；3）对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。局部软弱土层以及暗塘、暗沟等，可采用基础梁、换土、桩基或其他方法处理。在选择地基处理方法时，应综合考虑场地工程地质和水文地质条件、建筑物对地基要求、建筑结构类型和基础型式、四周环境条件、材料供给情况、施工条件等因素，经过技术经济指标比较分析后择优采用。

地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级，选择代表性场地进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和加固效果，同时为施工质量检验提供相关依据。

2.1.3常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

3.基础的设计

房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供给以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。

砌体结构优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、Cl5素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等，当基础宽度大于2。5m时，可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。

多层内框架结构，如地基土较差时，中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础，中柱宜用钢筋混凝土柱。

框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6。1。1l条设柱基拉梁。

无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。

如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础（有梁或无梁）。

框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀，可采用箱形基础；柱网不均匀时，可采用筏板基础。

有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀、地基较好，可采用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁。或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。

筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀，可采用板式筏形基础。当柱荷载不同、柱距较大时，宜采用梁板式筏基。

无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。

框剪结构无地下室、地基较好、荷载较均匀，可选用单独柱基，墙下条基，抗震设防地区柱基下设拉梁并与墙下条基连结在一起。

无地下室，地基较差，荷载较大，柱下可选用交叉条形基础并与墙下条基连结在一起，以加强整体性，如还不能满足地基承载力或变形要求，可采用筏板基础。剪力墙结构无地下室或有地下室，无防水要求，地基较好，宜选用交叉条形基础。当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础。高层建筑一般都设有地下室，可采用筏板基础；如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础。

当地基较差，为满足地基强度和沉降要求，可采用桩基或人工处理地基。

多栋高楼与裙房在地基较好（如卵石层等）、沉降差较小、基础底标高相等时基础可不分缝（沉降缝）。当地基一般，通过计算或采取措施（如高层设混凝土桩等）控制高层和裙房间的沉降差，则高层和裙房基础也可不设缝，建在同一笺基上。施工时可设后浇带以调整高层与裙房的初期沉降差。

当高层与裙房或地下车库基础为整块筏板钢筋混凝土基础时，在高层基础四周的裙房或地下车库基础内设后浇带，以调整地基的初期不均匀沉降和混凝土初期收缩。

4.确定桩的数量、间距和布置方式

初步估算桩数时，先不要考虑群桩效应，在确定桩的数量时，我是根据各底层柱的轴力确定应该选用何种直径的桩和确定桩的数量，例如在附图中的（16）－（c）柱底轴力为1944。8KN（特征值），我选用两桩承台，桩径为400;

（8）－（A）柱底轴力为4665。6KN，我选用三桩承台，桩径为500。

当为偏心受压，一般桩的根数应相应的增加10％～20％。

桩的间距（中心距）采用3。6倍桩径。

原则：使得群桩横截面的重心应与荷载合力的作用点重合和接近或者是使其重心处于合力作用点变化范围之内，并应尽量接近最不利的合力作用点。

具体布置方法见附图。

5.承台设计

独立承台、柱下或墙下条形承台（梁式承台），以及筏板承台和箱形承台，承台设计包括选择承台的材料及其强度等级，几何外形及其尺寸，进行承台结构承载力计算，并应使其构造满足一定的要求。

构造要求：承台最小宽度不应小于500mm，承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长，边缘挑出部分不应小于150mm，墙下条形承台边缘挑出部分可降低至75mm。条形和柱下独立承台的最小厚度为500mm，其最小埋深为600mm。

6.工程小结

6.1基础设计关键是上部荷载准确性，上部荷载准确性关键是结构选型，即结构计算模型与软件的计算条件（模型）吻合程度。象纯砖混，框架，剪力墙等吻合程度是好的，导荷准确，可直接用于基础设计。

6.2结构用任何软件（通过鉴定）进行上部结构计算都可，在于习惯。而其它结构须用两种以上软件进行上部结构计算，对结果分析，手算综合确定上部荷载。

6.3基础设计软件核心简单，荷载相同，各种软件计算结果一致。

6.4平时注重设计交流，知识积累，切忌拿来主义，定能成为优秀结构师。

参考文献：

[1]《软土地基与地下工程》孙更生、郑大同

[2]《建筑桩基技术规范》JGJ94－94

[3]《建筑地基处理技术规范》GBJ79－91

[4]《基础工程设计原理》袁聚云