建筑结构地基基础设计现存问题和解决措施分析

郝宏伟

（晋中市建筑勘察设计院，山西 晋中 030600）

0 引言

建筑结构的基础部分是整个建筑安全性的重要保障，在建筑地基设计工作当中，必须有效考虑到后续建筑体在长时间的使用过程中所产生的上部荷载作用和影响，要保证建筑地基的基础结构部分，不会出现严重的结构破坏，同时在一些强大的外力荷载作用条件下，保证地基结构不会出现严重的失稳情况，地基结构需要具有足够的耐久性，充分满足建筑体的设计使用年限要求和标准。若建筑地基基础设计中出现一些违反强制性条文等不满足规范要求的质量问题，如地基承载力的选取使地基中出现长期塑性变形，地基土的变形过大或不均匀等，可能导致诸如沉降不均引起墙体或结构开裂，建筑物出现整体倾斜，地基失稳引起建筑倒塌或者被拆除等工程事故，对整个建筑的使用安全性和稳定性造成严重的影响。因此，在建筑工程项目设计工作过程中，设计人必须根据拟建场地的实际工程地质勘查条件，综合把握建筑地基基础设计内容，保证建筑地基基础设计工作的科学性与合理性，实现工程项目更好的社会效益和经济效益。

1 建筑结构地基基础设计工作中存在的主要问题分析

1.1 前期的地质条件勘察工作存在偏差

科学全面的工程勘察可以帮助设计工作人员，掌握拟建场地的危险性和稳定性、地下水位高度、持力层的情况、地质的物理力学指标和原始数据等各项设计重要参数，并以此为基础对整个建筑地基基础设计方案进行对比分析确认，充分保证建筑地基设计工作的科学性与合理性。现阶段，在我国建筑基础设计工作过程中，某些工作单位和设计工作人员，对于地质勘查工作的重视程度有所欠缺，并且在地质信息勘查过程中出现不全面、不精确以及不深入等各种问题，在建筑地基设计工作当中缺少科学有效的参考信息，造成建筑基础设计工作中经常会产生各种问题，会对整个地基基础结构的安全性和稳定性造成比较严重的影响[1]。例如勘察报告编制人员对拟建建筑物工程特点了解不足，致使控制性勘探孔的深度不满足变形计算深度要求；湿陷性黄土采用素土或灰土挤密，不同桩间距条件下，桩周土层侧摩阻力特征值的确定；当场地覆盖土层厚度和土层等效剪切波速在规范规定的分界线附近时，如何确定建筑的场地类别更加经济合理；一般的勘察报告中均不提供基床反力系数，而基床反力系数对基础设计是否经济合理有重要影响等。

1.2 地基基础设计工作不规范

建筑结构地基基础设计工作属于相对复杂和困难的内容，同时在地基基础设计工作当中经常会产生各种问题，造成后续的建筑工程基础施工无法顺利进行，会直接影响到整个建筑基础结构的安全性和稳定性。比如，设计工作人员没有精确全面的了解整个地基区域的地质条件复杂程度；对地基基础各类验算所用的荷载组合不对；基础埋置深度的选取不合理，造成修正后地基承载力特征值有误；地基承载力及变形验算采用活荷载折减后的组合，混淆了地基与基础的概念；沉降计算时未采用土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段的压缩模量；基础方案采用独基+防水板+拉梁，由于结构设计软件不考虑防水板上荷载的传导，导致独基实际基底压力偏大，承载力不足。以上情况均可造成比较严重的地基变形问题。

1.3 地基基础设计施工图纸不符合要求

在进行建筑地基基础设计工作当中，设计施工图的绘制是其中非常重要的工作内容，地基基础设计施工图纸，主要包含桩平面布置图、桩详图及设计说明、基础平面布置图、基础详图节点做法等。在实际施工当中，相关施工人员必须严格参照上述的图纸设计工作内容来开展各项工作，因此建筑基础设计图纸的精确性和细致化程度，直接影响到整个建筑工程基础施工质量和效果。要想有效保证后续建筑各项施工活动的顺利进行，在进行建筑基础结构设计工作当中，必须对设计图纸当中的内容进行全面把控，相关设计工作人员需要保证在绘制完成之后的图纸当中，涵盖所有的设计细节内容以及重要数据。但是在实际设计工作过程中，由于建设工期的紧张，以及设计过程中出现的一些不可控制因素，建筑基础结构部分的设计图纸当中仍然存在很多缺陷和问题。例如，建筑基础设计图纸当中的内容无法有效反映出建筑基础的实际施工情况，同时对建筑地基的设计尺寸图纸当中的参数数据误差量大小没有进行严格控制，在设计图纸质量没有达到要求的情况下，整个建筑工程的施工质量也无法得到充分保证[2]。

2 建筑结构地基基础设计优化策略

2.1 全面做好前期的地质条件勘察工作

在建筑结构地基基础设计工作过程中，勘察报告是地基基础设计、施工的重要依据，对建筑物的正常使用甚至安全都起到非常重要的作用，只有通过更加科学全面的地质勘查工作，才可以帮助设计工作人员全面掌握拟建场地的各种水文地质条件。在建筑工程施工图设计阶段，若地勘报告不满足设计条件时，应根据实际情况，及时补勘，如增加控制性勘察孔的深度，湿陷性黄土挤密后根据挤密效果确定桩周土层侧摩阻力，天然地基提供基床反力系数，可根据实际地基条件优化基础设计，使基础设计更加科学合理经济。同时一些勘察报告对拟建建筑物上部结构的复杂程度、荷载特点和分布特征不甚了解，报告中提出的地基基础方案不一定是最优方案，一般是建议性方案。例如，晋中某住宅项目地库部分，场地土层开挖后基底有近10m自重湿陷性黄土，平面处理范围为整体处理，要求处理深度为10m，而地勘报告仅给出土挤密+CFG桩方案的相关设计参数，包括控制性孔深也仅为20m，但由于地库边界距离规划用地红线仅0.5～2m，超出建筑物外墙基础外缘的宽度小于处理深度的1/2，故而地库内部采用柱下独立基础+防水板，外墙周围采用墙下承台梁+灌注桩的基础型式，如此灌注桩桩侧阻力按未处理湿陷性黄土计算，经过计算得出灌注桩长为30m，大于勘探孔深，故而要求勘察单位补勘或进行试桩。因此，建筑地基基础设计人员应根据上部结构方案和地勘报告综合分析确定地基基础方案。

科学全面的勘察报告，可以使地基基础设计工作人员准确把握拟建区域内存在的软弱土层、不良地质等安全隐患问题，进而可以对一些可以避开的问题事先进行预防和解决，有效保证整个建筑工程设计施工的顺利进行，提高整个建筑体结构的安全性和稳定性。如晋中某县冷库项目，勘察报告钻6个孔，得出场地无软弱土层等不良地质作用，然而在施工开挖后，发现场地东北角勘探孔处有5m×5m深4～5m的杂填土，与地勘报告内容不符，需进行局部处理，引起工期后延，造成一定损失。

在进行建筑地基基础部分的优化设计工作当中，需要根据工程勘察报告对其中一些常见性问题进行合理规避，有效保证建筑地基基础部分设计工作的科学性和合理性，可以通过使用专业的土壤取样技术方法，科学的划分与评价土层，采用统计的方法合理得出岩土工程参数，分析不同深度土层的岩土物理力学指标，如果遇到一些比较严重的软弱地基问题，需要在建筑地基基础结构设计工作当中对其进行有效解决，以此来保证整个建筑地基后续工作的顺利进行[3]。

2.2 建筑地基基础设计图纸优化改进策略

在建筑地基基础设计过程中，设计工作人员所绘制的图纸必须做到科学严谨，对其中的一些细节问题需要进行仔细研究严格控制。比如，场地标高条件复杂时，应根据工程做法及尺寸，仔细核对地基基础各部分标高相对关系；主楼与四周地下车库采用不同基础型式的连接节点；电梯坑集水坑基础节点详图等。从经济方面考虑，诸如筏板基础悬挑部分上部钢筋采用筏板钢筋直通或者弯锚，即浪费又施工困难，可不设置计算配筋仅构造配筋；应区分仅考虑局部弯曲的基底反力直线分布假定的筏基和考虑整体弯曲的弹性地基梁板法的筏基，准确执行规范相关内容，科学合理配筋，不可过分强调安全性而任意加大配筋，引起不必要的浪费[4]。随着工程项目规模大逐步扩大，建筑物日益复杂，设计过程中不可避免有一些特殊情况引起工期紧张。因此，要做到以下几点：首先要下笔慢，在施工图绘制过程中要三思而后行，以减少返工量；其次三自检，自从山西省取消图审后，需要设计人员和单位自我把控质量，在单位内部发校审前应自我检查，系统梳理结构图纸，发校审后针对难点易错点与校审人员仔细斟酌探讨，上传平台出图后至会审交底期间再次查缺补漏，将图纸中问题消灭在施工前；最后做好工地服务问题台账，工地服务过程中针对由于图纸质量引起施工停顿、返工等问题认真分析并采取有效措施避免再次发生。

2.3 有效做好建筑基础选型工作

为了全面提高建筑地基基础设计工作的科学性与合理性，设计工作人员需要根据建筑物结构类型特点和使用要求，地基条件的复杂程度，考虑场地周边环境和场地稳定性、地下水情况、地震对地基的影响、施工技术等因素，对多种地基处理和基础方案进行经济性对比，得出最安全经济合理的地基基础方案。

地基基础是保证上部结构安全的基石，在地基基础选型过程中，应根据上部结构特点分析地基基础设计关键性控制点——变形，以保证建筑物基础的安全。若框架结构由于整体刚度较小，地基变形一般呈内大外小特点，应控制相邻柱基的沉降差和建筑物的整体倾斜；剪力墙结构由于上部结构整体刚度较大，可使荷载均布传至地基，应控制总沉降量、整体倾斜；砌体结构由于整体刚度较好且荷载较小，应控制整体倾斜和局部倾斜。对比不同方案时，在满足承载力情况下，应重视建筑物变形协调，单个建筑结构需要有效考虑到主体结构的构成形式，同时建筑荷载以及地层基础结构的分布条件之间需要形成相互作用。通过调整地基基础的刚性程度，可以有效保证建筑体的基础成交量均匀稳定，避免出现局部沉降量过大影响到整个建筑基础结构的稳定性。单个建筑物应考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应，通过地基基础变刚度调平，使建筑物沉降趋于均匀，降低基础内力；主楼附带裙楼建筑物变形协调通过减小主楼沉降量、减小裙楼地基刚度、设置沉降后浇带以及先施工主楼后施工裙楼等措施解决。比如，黄土地区当仅消除湿陷性时可选土挤密桩，而消除湿陷性和提高地基承载力较大时可选灰土挤密桩，不能直接选择使用灰土挤密桩来进行加固处理。在复合地基的垫层部分，需要有效调整桩基土壤的应力比参数大小，需要有效控制桩体自身的集中受力程度，要保证桩体相互之间的承载能力得到最大程度上的发挥，使地基基础变形协调均匀，不可随意取消褥垫层；地下水位较高的纯地下室结构，不仅应考虑整体抗浮稳定性，还应该考虑底板由于浮力产生的附加内力等局部抗浮稳定性，且水浮力跟底板压力水头大小有关，计算失误可能出现底板开裂隆起等破坏。

整体而言，建筑结构地基选型工作过程中需要有效考虑到地下水环境、土壤条件、场地环境以及后续工程施工技术等各方面因素所产生的影响，要有效保证整个建筑基础选型工作的合理性。对于建筑基础选型工作而言，受到整个工程项目的造价、地基施工难度等多方面因素的影响，在实际选型工作当中需要从多个不同角度和多层次进行分析和考虑，有效保证建筑基础选型工作科学合理，保证建筑基础结构的安全性和稳定性[5]。

3 结语

综上所述，在建筑工程项目设计工作过程中，相关设计工作人员需要对建筑地基设计工作加以充分重视，需要有效保证建筑地基设计工作的科学性与合理性，如果建筑地基设计工作不合理不但会影响到整个工程进度，同时在工程造价方面也会受到影响。因此，相关设计工作人员需要对建筑工程基础岩土性质，以及建筑主体结构的构成特点进行全面分析，并且结合经济性要素，确认建筑工程的最终地基设计工作方案，要保证建筑地基设计工作满足建筑系的承载能力要求，同时最大限度提高工程单位的后续施工效率以及经济效益，推动我国建筑事业不断朝着更高目标和方向上发展。