关于合理选用建筑基础形式的探讨与建议

摘要：基础工程造价占整个工程造价的比重较大，当遇到地质条件或施工条件制约时，则须投入较多资金进行地基处理，因此基础工程造价更高。合理的基础选型设计，既能在技术上合理，又能在安全上有保证，同时在经济上也可取得良好的效益。基于此，本文就围绕建筑基础展开详细的分析论述。 关键词：建筑；基础；设计

1、高层建筑基础设计选型的重要性

1.1高层基础如果设计方法不对或者选型不当，将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计，可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降，导致建筑物开裂或倾斜，引起难以修复的工程质量问题。

1.2选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重，通常情况下可以达到25%左右，在结构复杂或者地质情况复杂时，所占比重还会有所增加。因此，选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。

1.3合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计，基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的 30%左右，因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。

2、高层建筑的基础形式及特点内容

高层建筑的上层结构载荷很大，基础底面压力也很大，应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。根据上部结构类型、层数、载荷及地基承载力，可以用单独柱基、交叉梁基础、筏型基础或箱型基础；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以采用桩基或复合地基。

2.1筏型基础

筏型基础也称为板式基础，多用在上部结构荷载较大、地基承载力较低的情况。一般有两种做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式。倒肋形楼盖的筏基，板的折算厚度较小，用料较省，刚度较好，但施工比较麻烦，模板较费。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空间的利用，但地基开凿施工麻烦，而且破坏了地基的连续性，扰动了地基土，会降低地基承载力；采用倒无梁楼盖式的筏基，板厚较大，用料较多，刚度也较差，但施工较为方便，且有利于地下空间的利用。采用此种形式的筏板，应在柱下板底或板面加墩，板底加墩有利于地下空间的利用，板面加墩则施工较为方便。因此选择施工方案的时候应考虑综合因素。 2.2箱型基础

当地基极软切沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在上部结构对基础不均匀沉降敏感时尤其如此，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础是由底板、顶板、外围挡土墙以及一定的内隔墙组成的单层或多层混凝土结构。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀；能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。由于地基面积较大，且埋置深度也较大，挖去了大量土方，卸除了原有的地基自重应力，地基承载力有所提高，建筑物沉降减小。由于埋深较大，箱型基础外壁与土的摩擦力增大，增大了基础周围土体对结构的阻尼，有利于抗震。但是箱形基础的内隔墙较多，支模等施工时间较费，工期较长；在使用上也受到隔墙太多的。 2.3桩箱和桩筏基础

在浅层地基承载力比较软弱，而坚实土层距离地面又较深的时候，采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求。这是 应当考虑采用桩基础。 桩基础由两部分组成：一是桩基承台，二是桩基本身。桩承台的作用是将上部荷载传给桩，并使桩群连成整体，而桩又将荷载传至较深的土层中区。桩基承台一般可利用筏形基础的底板或箱形基础的底板。这时称这种形式的基础为桩筏基础或桩箱基础。

桩的类型应根据工程地质资料、结构类型、荷载性质、施工条件以及经济指标等因素确定。桩按受力性能来区分，有摩擦桩和端承桩两种。

按施工方法区分，有预制桩和灌注桩两种。在桩基平台面积确定的情况下，不同桩径、不同的桩基持力层会有不同的单桩承载力，桩的平面随之也可以确定。当箱形或筏形基础下桩的数量较少时，桩基布置在墙下、梁板式筏形基础的梁下或平板式筏形基础的柱下。桩距应尽可能的大，在充分发挥单桩承载力的同时，还能发挥承台土反力作用，以取得最佳效果。 3、工程实例 3.1工程概述

本工程包含一栋十六层主楼及一栋三层副楼，建筑面积约2.7万m2，主楼建筑高度66m，三层副楼建筑高度18m。整个项目下设三层整体地下室，人防位于地下三层。±0.000为黄海高程8.200m，室内外高差为1.0m~1.5m，三层地下室层高分别为3.9m、3.9m、4.5m（从下至上），地下室底板面结构标高-12.500m（黄海高程-4.3m）。地下室东北侧抗浮水位按黄海高程7.00m考虑，西南侧抗浮水位建议按黄海高程6.00m考虑，中间地段按内插取值。 3.2结构设计标准 3.2.1设计分类

①结构设计使用年限为50年； ②建筑结构安全等级为二级； ③建筑结构抗震设防类别为丙类； ④基础设计等级为甲级。 3.2.2风荷载

①基本风压：ω0=0.75KN/m2（R=50）； ②地面粗糙度：C类。 3.2.3地震作用

①地震设防烈度为7度（0.10g）； ②特征周期0.35s； ③地震分组为第一组。 3.3上部结构体系

3.3.1主楼采用框架-剪力墙结构。 3.3.2副楼采用框架结构。

3.3.3主楼与副楼之间连廊采用钢桁架结构。 3.4场地情况

本场地未揭露饱和砂土或粉土地层，可不考虑砂土液化问题，也未揭露到软土，可不考虑软土震陷问题。场地土类型为中软~中硬土，建筑场地类别为II类。拟建场地为对建筑抗震一般地段。 3.5地质情况分析

场地内分布的地层主要有人工填土层（Qml）、第四系全新统冲洪积层

（Q4al+pl）、第四系残积层（Qel），下伏基岩为燕山期粗粒花岗岩（γ）。 场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性（CO2）；对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。场地地下水位以上土层对混凝土结构、对钢筋混凝土结构中的钢筋、对钢结构（按pH值判定）均具微腐蚀性。 3.6基础选型分析 3.6.1天然地基

地下室开挖至设计标高后，坑底土层为砂质黏性土。若采用天然地基，砂质黏性土均不能满足主塔楼的承载力要求，但可满足副楼及地下室的承载力要求，副楼及地下室部分需采用筏板基础+柱墩；

副楼及地下室采用天然地基时，主楼需采用桩基础以满足承载力要求，同时调节沉降差。

副楼及地下室同时存在需抗浮问题，采用天然地基时，抗浮问题可通过设置抗拔锚杆解决。锚入中风化岩层时单根锚杆可提供的抗拔力约为400KN，入岩3m。但本工程岩层埋深较深，锚杆长度约为23~49m，每米造价约为200元（3根32纵筋），单根造价约为7200元（按平均36m长计），但因抗拔承载力低于管桩，其综合造价高于使用管桩抗拔。

综上，基础形式为主楼采用管桩，副楼及地下室部分采用筏板+柱墩，抗浮采用抗拔锚杆。但锚杆总造价高于使用管桩抗拔，因此不建议采用。 3.6.2管桩与灌注桩对比分析

管桩特点为施工速度快，成桩质量有保证，造价低，其缺点为单桩抗拔承载力低。

灌注桩特点为单桩抗拔、抗压承载力较高，施工速度较快，其缺点为造价相对管桩较高。

同时本工程存在CO2弱腐蚀，存在灌注桩浇灌时随地下水侵入桩身内部，长期作用下影响灌注桩承载力的问题，因此采用管桩较为合适。

综上所述，结合安全性、适用性及经济性，本工程基础形式拟采用预应力管桩基础，管桩型号PHC600AB110。 参考文献：

[1]建筑结构荷载规范（GB50009-2012）

[2]宋子煜.论建筑基础形式[J].消费导刊，2010. [3]建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）