建筑地基勘察与地基基础设计优化的探讨

蔡大庆

（广东天能电力设计有限公司　广东　佛山　528100）

建筑地基勘察与地基基础设计优化的探讨

蔡大庆

（广东天能电力设计有限公司广东佛山528100）

随着我国城市化水平不断提高，城市中人口数量急剧增加，为了更为充分地利用现有的土地资源，城市建筑开始向高大建筑发展，这也对建筑地基勘察及地基基础设计提出了更高的要求。有关统计发现，随着建筑物高度不断增大，其基础造价所占整个工程造价的比重也越来越大，有些高层建筑物基础的造价已占到甚至超过整个工程造价的。因此，建筑地基勘察及地基基础设计不仅影响到工程的安全性能及正常使用性能，在降低工程造价方面也有非常大的影响。本文通过分析了地基勘察工作中有关问题的完善措施及地基基础设计的优化措施，以达到土地资源的充分利用。

地基勘察；基础设计；优化

引言

随着城市建筑规模在不断增大，建筑工程地质勘查的重要性日益凸显。但是现阶段，地基勘察过程仍存在一些不足，所勘测到的地基设计参数仍存在不合理现象，这就从根本上影响了地基基础设计工作。同时，现行的地基基础设计规范中也存在有待商榷的地方，这些都从一定程度上限制了建筑地基基础设计达到最优化效果，针对这些问题，笔者结合自己多年的地基勘察及地基基础设计经验进行了详细分析阐述，在此基础上提出了合理的地基勘察与地基基础设计优化方案。

1　建筑工程地质勘察概述

1.1工程地质勘察工作的任务

首先，需要对带有地形和坐标的建筑平面结构图进行绘制。每个建筑物都有属于自己的结构与功能特点，可能在建筑物的尺寸大小、基础类型以及埋深值等方面存在不同的要求。同时，还要对不良地质的原因、类型以及不良地质的发展趋势进行深入细致的分析，并提出需要改进的技术参数，将建筑物区域范围内岩层的厚度、形式以及结构查清楚，将建筑地基承载能力和稳定性的计算工作做好。此外，还要在地震设防范围内，将场地土类型与场地类别划分工作做好，强化地基地震效应评价。

1.2工程地质勘察工作的要求

在建筑工程地基处理过程中，应该将地下水埋深条件等情况查清楚，在设计基坑降水的时候，应该将水位变化的规律与实际幅度查清楚，并对地层的渗透性进行分析。在建筑工程施工过程中，应该对土层状况可能会对建筑物地下水带来的腐蚀性后果进行相应的判断，对建筑物地下水的埋藏深度、特点以及水的动态等情况进行详细的了解，进而对施工过程中对地基土层情况的判断进行判定，变化发生以后整个建筑工程都会面临重要的安全威胁，这时应该通过相应的科学措施进行解决。

2　地基基础设计优化

增强有关部门对地基勘察工作的监管力度，督促地基勘工作按照有关勘察规范进行；加大对违法发包单位及承包单位的处罚力度，对盲目压低地基勘察费用的建设单位采取严厉处罚措施，提高他们对地基勘察工作的重视程度。鼓励地基勘察工作与地基基础设计工作之间的有机融合，通过培训等手段促进勘察技术人员与设计人员之间的技术交流。由于条件限制，有关地基基础设计的具体工作可以分别开展，但应秉承一致的技术路线以及工程经济思想脉络。

2.1地基基础设计优化的必要性

地基基础设计优化在降低工程造价及最大程度利用地基承载能力方面都是非常有必要的，在对地基基础设计方案进行综合分析的基础上对原有方案进行的优化，有利于实现地基与基础配置达到最优状态，可以有效地发挥天然地基的承载能力。地基基础设计优化应力求从工程技术、工程工期、工程质量、工程造价等多个方面进行全面具体地分析，应对拟定的多个方案进行充分比选、综合权衡，确定质量优、效益好的最佳方案，这些方面都有利于建筑工程经济价值及社会价值的实现。

2.2地基与基础设计优化的理论分析

目前，现行的地基基础设计规范仍存在很多不能统一的地方，混凝土结构设计规范与建筑地基基础设计规范以及建筑地基处理技术规范中对地基承载力的提法各有所见，没有达成统一，这样很容易引起设计人员的误解。笔者认为针对以上问题应采用以下优化设计方法：当进行地基与基础设计工作时，首先应从地基承载力及地基变形两个方面开展设计工作，应明确各自的控制条件，达到以上两个方面的要求后便可从根本上保证地基基础的安全性及适用性能，然后，在满足强度及变形的基础上结合地基基础建设投资、施工工期、工艺选取等多个方面，对地基基础设计进行优化，以达到最优的使用效果和经济效果。

（1）地基土强度控制条件。有关地基承载能力应明确其标准值及设计值的正确选用，通常我们在勘察报告用到的地基土承载力为承载力标准值，而这一数值不能直接应用到地基基础设计工作中，设计过程应将承载力标准值修正为地基承载力设计值，即为设计时强度最大值控制指标。

（2）地基变形控制条件。地基变形控制条件应满足一定条件，其中，由建筑物上部结构及建筑物的具体使用要求等确定；是由地基土的压缩模量、基础及上部结构刚度、上部荷载等共同确定的。

2.3地基基础设计优化的原则

地基基础设计优化应对优化设计方案进行综合分析比对，并对其进行充分论证，其遵循的原则主要有以下几点：①地基基础设计所选用的施工技术应具有一定的先进性，应注重技术创新，地基基础设计应满足工程安全可靠的要求；②地基基础设计应充分考虑施工工期，也即设计方案应具有一定的可行性；③设计方案应结合现场施工设备进行综合考虑，不应采取现场设备无法满足的设计方案；④设计方案应注重施工过程中对周边环境的保护。

3　工程实例

3.1工程概况

本工程位河区的三角洲，北临市标志性建筑，西临江大堤，东连隧道。本工程由一栋写字楼、一栋酒店和商业组成，均设3层地下室，±0.00均为绝对标高33.00m。其中写字楼地上45层，建筑高度206m，型钢混凝土框架钢筋混凝土筒体结构，基底标高-16.30～-21.80m，基底平均压力pk为800kPa；地上24层，框架剪力墙结构，基底标高-14.20～-16.20m，基底平均压力pk为600kPa；商业地上6层，框架剪力墙结构，基底标高-14.00m，基底平均压力pk为250kPa，均采用筏板基础（如图1所示）。

3.2地基基础工程问题分析

写字楼在不考虑核心筒基础底板范围外扩影响情况下，基底压力高达2718.6kPa（已考虑底板自重，未考虑地下水浮力）。①需要考虑控制总沉降量；②由图2可见，核心筒基础底板底标高存在高差，为控制裂缝宽度，两者间差异沉降需严格控制；③写字楼与酒店由商业建筑直接连接，三者形成大底盘建筑，其之间的差异沉降亦须控制，而纯地下车库区域抗浮措施采用抗浮锚杆方案，加剧了该差异沉降的不利程度。

同时，地块所处区域的西侧为江岸，因此深基坑安全至关重要，而地基基础方案及其施工工期则成为了重中之重的问题，需要针对软岩地基工程特性进行深入评价分析，并考量天然地基方案的可靠性。

鉴于本工程地基基础设计的需要，为进一步确定地基土的力学性状，首先对软岩地基承载力的判别方法进行梳理，在此基础上确定进一步补勘方案。目前，软岩地基评价及地基设计计算的方法主要有：查表法、岩样饱和单轴抗压强度试验和原位试验法，其中原位试验法又包括现场静载荷试验法和旁压试验法，另还有一些辅助方法，比如岩石质量指标法和弹性波测试法等。根据本工程特点，选取浅层平板载荷试验和旁压试验作为软岩地基工程评价的方法和依据，以此解决软岩地基承载能力和变形参数的问题，在此基础上进行沉降计算与变形分析，以确定天然地基方案下最大沉降值及差异沉降能否满足建筑地基基础设计的要求，最终确定天然地基方案的可行性。

图1　效果图

图2　写字楼基础平面示意图

3.3方案选定

根据试验成果及沉降计算结果，基础设计结合了地基与结构的相互作用分析结果，超高层写字楼采用了变厚度平板式筏板基础，核心筒区域筏板较厚，核心筒外筏板减薄，柱下设置柱墩以满足设计要求；酒店及商业的地下采用了梁板式筏板基础。基础配筋设计也根据协同计算的沉降及内力分析结果进行了复核。本工程基础底板不设永久性沉降缝，为保证工程安全，同时因本工程基坑工程采用止水方案，不存在对降水工期的限制，为沉降后浇带的留置创造了有利条件，故在主楼周边设置了沉降后浇带。沉降后浇带封闭时间要求：沉降后浇带应在主体结构封顶之后，根据沉降观测成果，并经设计、勘察等相关单位协商同意后再进行封闭。施工期间应采取有效措施保护留缝不受污染，浇捣前应清洗干净，用强度等级高一等级的微膨混凝土将后浇带封闭。

4　结语

综上所述，现阶段在城市规划以及工业建筑工基础设施建设过程中，工程地质勘察工作存在着十分广泛的应用，进行全面的、科学的地质勘察工作是对场地基础条件进行掌握的一项基础条件。通过全面的地质勘察工作可以对各种可能存在的不良地质情况进行充分的了解，并在此基础上使建筑物的质量与使用寿命得到有效的提高。所以，在施工之前应该将地质勘察工作做好，从而更好地为施工质量以及工程效益的提高提供有效的保证。

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TU473

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1673-0038（2015）32-0078-02

2015-7-26