建筑结构地基基础设计现存问题与解决措施

钟坤，曹瑜

（浙江省工业设计研究院，杭州310000）

1 建筑结构地基基础的重要性

地基基础是建筑建造的基础结构和首要环节，是一个建筑工程的关键和根本立足点。地基基础掩埋于地下，地下空间结构隐蔽且受地质环境、水文环境、上层建筑结构和周围环境的影响，构建起来具有不确定性和复杂性，其施工质量较难控制，容易成为建筑体系中的薄弱环节，发生问题时不易发现，通常在发生灾难时才会暴露出来。地基基础设计因所在环境因素的不同而具有差异性和不同的建造难度。若地基基础结构不规范，建筑质量无保障，一旦受到外力作用就会使整个建筑产生裂纹、倾斜，甚至倒塌的极大危险隐患。故此，地基基础建造过程中砖混材料的选用、钢筋材料的选用、物理受力情况等都是需要考虑的关键因素，对于地基基础设计质量具有决定性作用，对整个建筑的构建也具有基础性的作用。据相关资料和规范文件表明，地基基础因深度的不同会对地基基础造价产生不同的影响。一般情况下的地基基础造价是整个建筑工程总造价的5%～6%，但因地基基础埋置深度的变化、地质条件的不同，或需进行特殊处理后再进行地基建造的地基基础造价会略微向上浮动，占总工程造价的10%左右。因此，在地基基础建造时，应考虑多方因素，对地基基础设计、地质勘察、施工等进行严密的规划，多种建造方案对比论证，需用利益最大化、质量最优化的建造方案构建地基基础【1】。

2 建筑结构地基基础设计现存问题分析

2.1 建筑结构地基基础勘测存在的问题

建筑结构地基基础勘测是一门技术性、专业性要求较高的工作。由于地基基础受多种因素的影响，在勘测过程中需要综合考虑多种要素。地基勘测不仅考验勘测人员的专业性，还考验其对建筑场地的历史资料了解和当地勘探经验的丰富性。受这几种因素的影响，很难对地基勘测场地的地埋管线、线路、地下埋藏物和地质条件、水文条件进行合理的分析判断，从而难以提供一份全面可靠的地质勘测报告，对于地基的建造会造成一定的影响。如果在勘测期间无法探明一切潜在问题隐患，很容易在建筑建成后对建筑整体造成不良影响。地基勘测与地基结构设计对工作人员都具有不同的能力要求。地基勘测人员在其勘探基础上很难对地基的类型进行判断和做出合理分析，从而造成一些不必要的资源浪费。勘测人员对地基场地的基本情况探测不明确，在后期的地基建造中很难对施工人员进行一个明确的作业指导，在不明情况的前提下施工极易发生突发事件，从而耽误工程工期，造成一定的资源浪费，增加建设成本，影响整个施工计划。地下水位是地基勘测工作中最为关键的一项，如若在勘测报告中未明确指出抗浮设防水位，很容易使地面荷载难以平衡，地下水位浮力的情况，从而对地下室或整个建筑体造成不良影响。

2.2 建筑结构地基基础设计过程中存在的问题

建筑结构地基基础设计中需要考虑的因素众多，存在的问题也具有多样性。地基基础设计存在的问题主要表现在以下几个方面：

1）地基基础设计影响因素考虑不周全，对于地基的荷载能力进行了错误的估算，对地基极限承载力未进行精确计算，从而导致地基出现了较大程度的变形。对地基基础的持力层和下卧土层土质属性探测不明，对地基土的抗压能力、摩擦阻力与内聚力未进行验算【2】。

2）出现需设定复合地基情况时，忽视褥垫层的作用与应用，从而引发承载力不足的问题。

3）因地基的隐蔽，导致地基基础计算模型与实际受力产生较大偏差。

4）对地下水、岩土层性质探测不明，导致地基问题，耽误工程工期。

3 建筑结构地基基础设计现存问题的解决措施

3.1 对建筑结构地基基础类型进行科学选择

地基基础是建筑质量的关键和保障，在铺设地基基础时需对影响地基建设的因素进行全方位的考量与探测。要对预选场地的地质条件、水文条件、地基承重、建筑功能、周围环境、地下暗管铺设、建筑类型、施工条件、材料选用和供应选择、抗震裂能力、抗浮能力等情况进行科学详细的探测和分析，制定详细的分析报告。地基基础情况探测与地基设计有效结合，在明确的地基基础分析上进行地基类型的科学化选择和规划。同时在探测人员和设计人员选用上，要倾向于对工程所在地的基本情况、历史资料熟悉并具有一定本地探测与设计经验的技术型人才。在多要素综合分析指导下，实现对建筑结构地基基础的科学选择与规划【3】。

3.2 对建筑结构地基基础类型的选择

基于不同的情况，建筑结构地基基础可根据建筑建设的自身需求和外在因素进行不同类型的选择，以确保建筑的安全、经济、稳定、舒适。根据建筑对地基基础抗压、抗拉、抗剪强度的要求，当要求具有一定抗压能力，而对抗拉、抗剪强度要求较低时，可选用墙下条形基础或柱下独立基础。当上部结构荷载较大、地基土的荷载力较低时，无筋扩展基础或扩展基础将难以满足地基强度和变形要求时，为增加基础刚度，防止由于过大的不均匀沉降引起上部结构的开裂和损坏，应采用柱下条形基础。同时根据刚度的需要，柱下条形基础可沿纵向设置，也可沿纵横向设置而形成双条形基础。若柱网下的地基土较软弱，土的压缩性或柱荷载分布沿2 个柱列方向都很不均匀，可采用交梁基础。当地基基础特别软弱，上部荷载又很大，用交梁基础导致基础宽度较大而相互接近时，或有地下室，可选用将基础底板连成一片的筏形基础或箱形基础。

3.3 对建筑结构地基基础抗浮设计

抗浮设计是地基基础设计的重点内容，抗浮设计不当容易造成工程事故，轻则发生裂纹、漏水，重则整体上浮、倾斜。抗浮设计的关键在于对地下水水位的勘测，基于地下水水位的实时勘测数据，设定抗浮设防水位和防水设防水位。抗浮设防水位的设计需明确几点：

1）地质勘测报告中未明确提供抗浮设防水位时，应要求甲方责成勘察单位提供准确有效的数值。

2）在有水头压差的江、河岸边，若存在滤水层，应按设计基准期的最高洪水位来确定抗浮水位。

3）地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时应进行专门论证。抗浮设计分为整体抗浮与局部抗浮，需根据建筑需求进行抗浮设计。经验算整体抗浮不足时，需采取抗浮措施（增加配重、抗浮锚杆、抗拔桩），以保障抗浮力大于水的总浮力。

4 结语

综上所述，建筑结构地基基础设计在建筑建造中起着关键的作用，对整个建筑功能发挥、楼体安全、经济稳定具有重要的构建作用。就当前地基基础设计中存在的问题进行科学细致的分析，从而有针对性地从不同的角度对地基基础设计提供现存问题的解决方案和策略。