地基基础设计与桩基础分析

地基基础设计与桩基础分析

裴世任

华东岩土工程集团有限公司 山东威海 264209

摘要：地基的基础设计与桩基础有着直接联系，两者之间主要是按照复杂程度、建筑物的规模等其他情况，对建筑物有着直接破坏，进而对建筑正常使用有着较大影响。本文主要基于作者实际工作经验，简要的分析建筑工程的地基基础设计和桩基础分析，希望对相关从业人员有所帮助。

关键词：地基基础；桩基础；设计

引言

地基基础设计及桩基础是根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，下面对地基基础设计及桩基础分析进行简单介绍。

1地基与基础设计基本原则

为保证设计的基础及地基的安全，经济可行，基础工程设计计算的原则有：（1）基础底面的压力小于地基承载力容许值。（2）地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值。（3）地基及基础的刚度与整体稳定性有足够保证。（4）基础本身的强度耐久性满足要求。

地基与基础的设计原则上同一个结构的单元，应设在承载能力与和变形能力基本一致的土层上，不应设在承载能力与变形能力不同的土层上。同一个建筑的结构单元，通常宜用同一形式的地基，不应采用类型不同的地基。同一个结构单元，应用同一类型基础，不可采用不同的基础。在软弱的地基及严重不均的土层上，应采取相应的措施，提高基础整体性能与竖向的刚度。采用天然地基最佳，若地基差，可通过在经济上的比较，若天然地基的造价高时，可以采用桩基或者其他的人工基础。

2地基基础选型与设计

设计单位应首先仔细解释地质数据，并根据现场地质条件比较多个方案（三个或更多）。也就是说，为了选择基础，应选择技术上可行和经济的基础，以确保建筑物的安全。地基基础项目投资的减少，地基形式应根据现场地质变化分别选择，不应全部替换。以下是地基基础设计中需要解决的一些问题。

（1）确定基本计划的：在正常情况下，当使用不同的基本计划时，结构成本从高到低的规律是：自然基础，基础处理，桩基础。对于天然地基，应首先使用天然地基。例如，如果轴承层埋设不超过3米，则基础的承载能力也满足上部负荷的要求。在柱（墙）下可以设计为独立基础的大多数地质应该是第一个。

（2）基本类型和布置与上部结构的设计合理匹配，以满足建筑物的完整性要求，同时便于施工并降低成本。从概念设计的角度来看，各种结构系统各自具有其优选的基本形式。对于一般形状的高层建筑，基础工程的成本约占总建筑成本的10％至20％。对于一般的高层建筑，筏基础应该是首选。

（3）框架结构建筑地基基础设计：①如果建筑物不存在地下室、楼层的建筑较低并且建筑地基基础较好的情况下，在这样的情况下就可以选择混凝土独立基础，其柱基间则可以按照相关的要求进行设计，并根据实际情况考虑基础系梁的设计。②如果建筑物有地下室并且建筑物的防水性要求较高，在地基较好的情况下，可以选择用混凝土独立基础加防水板的方法。在设计中，还可以在防水板的下部设计一定厚度的易压缩性能的材料，通过这样的设计来减少对柱基沉降的影响。③如果建筑物有地下室并且建筑物的防水性要求较高，在地基较差的情况下，可以选择用有梁或者无梁的筏形基础。

（4）高层建筑的设计比一般建筑基础更复杂。一般来说，它具有负荷大，埋深深，要求严格的特点。在选择基本类型时，建筑物的性质，上层建筑的类型，地质条件，抗震性能，对周围建筑物的影响和施工条件密切相关。在正常情况下，在基本选择和设计时应考虑以下因素：当上部结构为框架结构，无地下室，基础良好，载荷小，柱网分布均匀时，可采用独立的分柱基础。在抗震设防区，连接梁应设置在纵向和横向，并且可以根据由柱的垂直载荷的10％引起的拉力和压力来检查连接梁。当上部结构为框架或剪力墙结构，无地下室，基础不良和大负荷时，为了增加地基的完整性，减少不均匀沉降，可采用交叉和加固的条形基础或桩基，如果仍未达到要求，并且不使用桩基或其他人工基础，则可以选择基础。当上部结构为框架或剪力墙结构时，有一个地下室，上部结构严格限制不均匀沉降，防水要求高，可选择箱底。当上部结构是框架剪切结构，没有地下室，并且基础条件良好时，可以使用十字形加强条形基础或筏基。当上部结构为框架剪切结构时，有地下室，无特殊防水要求，柱网，荷载和开口分布相对均匀，基础较好，可选择交叉刚性墙基础。如果椽子上的柱载荷很小或中等，柱距很小且距离相等，则应使用无梁筏基础。当柱负荷差异较大且柱距较大时，应使用梁板基础。当局部基础差或较差时，当上述各种类型的基础仍无法满足设计时，可选择桩基或其他有效的人工基础。

3桩基础分析设计

（1）在建筑工程的施工过程中，天然地基与人工地基有着一定的差异性，地基的承载力、变形情况都应该满足设计要求，为保证整个建筑的桩基础施工经济性，我们必须优选桩基础。

（2）严格遵守桩平面布置的原则，需要各桩基都可以均匀的受力，使得上部结构荷载中心可以重合与桩的中心，促使群桩的承受力、弯矩方向的抵抗矩较强。除此之外，我们还需布置好纵横墙较差位置，如果说建筑存在着较多横墙，我们就需要严格把桩布置在横墙两侧，不能将桩安置在门洞口的下面，在同一结构单元中，不能同时使用摩擦桩、端承桩。在通常情况下，大直径桩最好使用的是一柱形式的，当群桩使用在筒体中，不仅要对最小中心距的要求有所满足，而且桩比较合适的安装在筒体内，如果安装在筒体外援，就需要控制在一倍板厚的范围内。除此之外，我们还可以使用两柱共用同一承台的布桩，主要是用于伸缩缝和防震缝，还要对剪力墙两端应力集中的影响进行充分考虑，并且均匀的布置剪力墙和轴附近桩的受力情况。

（3）桩端进入持力层的最小深度，其中桩端持力层最好是用比较硬的土层和岩层，桩端进入持力层的深度如下：其中黏性土和粉土应大于2d（桩径），砂土和强风化软质岩大于1.5d，碎石土和强风化硬质岩大于1d还。其中桩端进入到风化嵌岩桩，桩全断面进入岩层的深度应大于0.5m，如果嵌入灰岩的时候，可以适当的减少嵌岩的深度，桩全断面进入岩层的深度应大于0.2m。如果场地存在有液化土层的时候，桩身在液化土层之后就会键入到稳定土层，随后要计算确定进入的深度，其中碎石体、砂砾以及坚硬黏性土等需要大于0.5m，另外其他非岩石体的杂质需要大于1.5m，然而随着季节性的变化，土地膨胀程度也会产生一定的变化，桩身进入土层的深入应该大于桩径的4倍。

（4）对于饱和黏性土来说，在使用挤土桩的使用要对挤土影响到环境和质量的因素进行充分的考虑，在特殊情况的时候可以使用预钻孔，同时我们还可以采取相应的措施，比如说塑料插板和隔离沟等等。其中使用最为广泛的就是钻孔灌注桩，通常在持力层层面起伏较大的情况下，还有就是风化不均和软硬变化较大的土层。其中冲孔灌注桩比较适用于岩质比较硬的岩层；长短螺旋钻机干操作成孔成桩的方式主要用于无地下水的一般土层。

（5）如果地下水水位较深的情况，或者是井点降水的地下水水位相对比较浅，然而持力层也比较浅等没有流动性质的淤泥土层等等，我们比较推荐使用人工挖孔桩。如果在成孔过程中出现有涌水或者涌泥现象，那么我们就不能使用这种人孔挖孔桩。

4结束语

综上所述，地基的基础和桩基础工程项目有着一定复杂性的特点，有关设计人员必须严格按照施工现场的实际情况，充分考虑各环节，确保整个建筑工程项目顺利进行，确保建筑物工程施工安全性。

参考文献：

[1]张绍坤.建筑地基勘察与地基基础设计优化分析[J].资源信息与工程,2016,31(06):140-141.

[2]邢仕佐.桩基设计原则及其要点分析[J].工程建设与设计，2017（16）：23-24.

[3]邓全喜.关于建筑结构中桩基础设计的若干思考[J].四川水泥，2016，07：104.