建筑工程常用的地基基础与桩基设计探究

梁瑞宏

（太原市建筑设计研究院，山西 太原 030000）

随着我国城市化建设进程的飞速发展，建筑行业突飞猛进，带动了国民经济的进步与发展。在建筑工程的建设过程中，地基基础和桩基设计是关键内容，决定着建筑的稳定性。论文对建筑工程的常用地基基础和桩基设计中的相关问题进行研究，希望对促进建筑结构施工的顺利开展，保证地基和桩基的稳定性和安全性，提高建筑结构工程的质量有借鉴意义［1］。

1 建筑工程地基基础和桩基基础的地位

在建筑工程中，地基基础是工程的基础，施工效果会直接影响工程稳定性，需要施工单位高度重视。地基在建筑结构中负责承担建筑整体重量以及传重压力。尤其是高层建筑，自重压力大，在后续使用过程中，如果不能分流受力，容易导致建筑倾斜甚至倒塌的事故。在施工期间需要加强对地基的管理，为后续施工奠定良好的基础。一般情况下，地基施工可以分为人工地基和天然地基。人工地基施工成本高，施工周期长。天然地基主要是具备岩石结构的地区，在施工期间，不需要进行加固施工，岩石强度基本满足分流实力需求。但是，由于作业面积小，往往还需要利用人工地基施工进行加固处理。桩基础在建筑施工中也十分重要，需要在施工范围内找到最佳成桩位置。在桩孔内填充合适比例的拌和材料，从而起到加固建筑结构的作用。在桩基结构中，主要包括承台结构和基础桩结构。基础桩结构常见于固定成桩结构，承台结构稳定机械，改善成桩质量。在施工区域进行桩基础施工能够优化土壤结构，让土壤结构达到设计强度标准，从而提高建筑结构综合性能。如今我国土地可用面积不断缩减，建筑工程高度逐渐上升。很多建筑工程需要在复杂的环境中施工，对施工技术和质量控制提出了更高的要求。应用桩基础施工能够改善基础作业环境，达到施工要求［2］。如软土地基施工，采取桩基础施工，能够显著提高基础结构强度，推动建筑施工顺利进行。

2 建筑工程常用的地基基础种类

建筑工程常用的基础类型包括桩基础、独立基础、钢筋混凝土筏板基础、条形地基基础等，在实际工程项目中，应根据工程所在地的地质情况以及建筑的荷载情况合理选择基础类型。以下对分别桩基础、独立基础、钢筋混凝土筏板基础和条形地基基础进行简要介绍。

2.1 桩基础

桩基础应用分以下几种情况：1）当建筑工程的上部结构需要较强的承载能力，但是地基上部土层较软，下部分布有能够当作桩端持力层的坚实土层的情况下；2）当地基承载力较强，但是建筑对沉降量有较高的要求的情况下也可以应用桩基础；3）当天然地基的沉降量过大，难以进行处理并且难以符合建筑物浇筑要求时，可以应用桩基础；4）在施工环境较差，土层松软并且较薄时可以应用桩基础，通过钻孔灌注短桩的方法来实现。

2.2 独立基础

柱下基础一般都是采用刚性或者柔性的独立基础。为了减少成本支出，基础桩距较大时，一般采用独立基础。建筑单位可以根据实际情况采用拉梁适当拉结的方式，提升建筑工程的稳定性和整体性，提高地基的抗变形性能和抗震性能，保证建筑的安全性，减少安全隐患。独立基础一般还会被应用在高层建筑中，当高层建筑的上部结构为框架体系时，地基的承载性能较好，地基变形较小，整体建筑的荷载和柱网的分布情况整体较为均匀，可采用独立基础。需要注意的是，建设单位需要从横纵2个方向进行拉梁的连接。施工时注意应根据实际情况对拉梁的断面进行选择，保证距离的科学性，实现建筑的稳定性。

2.3 钢筋混凝土筏板基础

钢筋混凝土筏板基础的适用范围较小，只适用于少数特殊情况下。建筑地基的土质不均匀时，地基承受力较弱，而建筑上部结构的荷载力大，通过十字交叉基础的应用，相邻基础之间的距离和缝隙会变小，使很多基础底面出现覆盖重叠的问题，难以满足基础底面积的实际需求，在这种情况下，可以应用筏板基础。另外，对含有地下室的建筑结构进行施工时，因为本身建筑结构的特殊性，会出现受潮和渗水问题，因此，建筑单位可以应用筏板基础作为地下室的底板结构，防止各种情况和问题的发生，提高建筑结构的稳定性［3］。筏板基础具有较强承载力，较高的强度，能够有效提高整体建筑结构的牢固性和稳定安全性。

2.4 条形地基基础

建筑工程的上部结构的荷载较大，而地基的抗变形性能和承载力较差时，为了保证施工质量，通常应用刚性基础，但是应用刚性基础很容易导致基础断面较大，若为浅基础，则基础会露出地面，不利于结构的稳定性，如果采取基础加深的操作，会导致土方量和基础成本造价增加。即使应用了刚性基础，也很容易导致基础受到的应力较大，使建筑基础出现裂缝和不均匀沉降问题，对上部建筑的墙体稳定性和安全性造成影响。当这种情况出现时，可以应用钢筋混凝土条形基础，不仅可以承受较大的弯矩和剪力，更符合建筑基础断面的大小和配筋量要求，满足各方面的受力要求。

3 建筑地基基础工程设计要点

3.1 设计原则

地基基础设计的原则包括：1）安全原则，地基设计时，所要考虑的不仅是建筑物本身的稳定性和安全性，同时需要注重施工阶段的风险控制，即以便捷施工为主，同时合理配置技术门类，减少施工环节的错漏；2）经济原则，设计的初衷是为了实现建筑目标，而在设计时需要对基础的相应数值进行推算，妥善处理好质量、进度、成本的关系，合理利用资源提高工程的经济效益；3）功能原则，基础设计需要以实现建筑工程的使用价值为基础，同时还应预留建筑的后期功能拓展需求，如多元化通信网络建设、区域公共空间高效利用等；4）环保原则，设计应当顺应时代的发展，践行低碳节能的理念，多使用环保材料。要满足以上原则，就必须严格遵守国家和行业相关的规定与要求，把控地基承载力上限、沉降值、变形值、刚度等，一旦出现软土等不良地基时则需要安排具体处理措施。

3.2 地质勘察

在建筑工程中的地基基础设计中一项重要的基础性工作，就是对施工区域内的地质进行勘察，在设计建筑地基基础工程之前，勘察人员需要详细勘察并分析施工区域内地下的结构情况，应全面的、广泛的对地质的情况进行信息、数据等收集，从而掌握施工区域内地表水的分布、水量等重要信息，进而了解地表水对整个工程的施工会带来怎样的影响，并对及时发现的安全隐患进行有效规避，从而保证整个工程的顺利开工。

3.3 基础设计选型

建筑工程的基础设计需要考虑到整个工程的施工区域内的地质特点，并根据建筑工程的形状特点和施工要求计算出整个工程的分布情况和承载力的点。对此，应根据施工区域内的抗震烈度和相邻建筑物施工建设的基本情况，选择最合适的建筑基础形式，并设计出符合建筑地的施工方案。一般来说，如果砌体结构以建筑为基础进行设计的，相关人员可以采用刚性条形基础。根据实际情况，在混凝土条形基础、三合土条形基础、毛石混凝土条形基础三个常用的基础形式中选择适宜的基础形式，从而保证最终的设计结果符合整个工程的施工要求，并保证各方面的基础性能、指标、数据等都符合工程要求。

3.4 桩平面布置设计

在对桩平面进行布置设计时，设计人员首先应该考虑的是如何用不同的桩顶可以承受俊宇的承载力。一般来说，要达到这一目的，需要使其桩顶中心的承载力与上部结构的承载力重合，重合之后可与其他桩顶分担桩头的承载力，使其能够承受较大的承载力，从而减少了抗弯的方向，保证了建筑物的稳定性和安全性，还需要在建筑物的竖向和水平壁上交叉布置适宜的桩基。

4 建筑桩基设计的主要内容

建筑采用桩基作为基础结构时，需要明确桩基的种类和桩长，并对单桩竖向承载力进行计算，以保证桩基能够有足够的承载力职支撑建筑的上部结构，提高建筑的抗倾覆能力。

4.1 明确基桩的种类和长度

保证基桩设计的科学性和合理性是整个建筑结构工程顺利开展的一项重要内容。首先，设计人员要对施工现场周围的环境进行勘察，对周围的各项设施和地质水文等因素进行深入分析和研究，进而合理选择桩基类型。另外，根据建筑作用于桩基的荷载，计算桩基的长度，并尽量使桩端嵌入承载力较强的土层中，保证桩基的承载力和稳定性。

4.2 以建筑等级为依据对单桩竖向承载力进行核算

当建筑桩基设计为甲级时，应根据单桩静载力测试明确单桩极限承载力；当建筑桩基设计为乙级并且施工现场地质条件较优时，可学习相同类型和规模的建筑施工案例，做好相应的复原试验；当建筑桩基设计为丙级时，由于结构简单，可通过乙级应用的复原测试对其进行相关数据的获取。桩基的直径较大时，可以通用深层平板承载符合试验获得单桩竖向承载力，建筑结构施工中应用嵌岩桩时，可以通用专门的岩基平板承载符合试验获得单桩竖向承载力。

5 结语

我国建筑行业经过长时间的积累使我国建筑结构工程中的地基基础种类较多，因此，在实际的建筑施工过程中，施工单位要根据实际的情况来对地基基础的种类进行科学合理的选择，对整体的工程进行科学合理的划分，实现高质量高效率的完成建筑工程，保证建筑结构工程的质量。