1、土木工程建設中地基基礎設計問題分析    摘要：土木工程建設中，地基是建設的基礎，在工程中常常遇到不同情況的地質情況，針對不同的地質情況設計地基基礎就成了土木工程的首要任務。本文就將對土木工程建設中基礎地基設計問題進行探析，以便為工程建設提供有價值的參考。    關鍵詞：土木工程; 地基基礎; 設計; 問題; 分析 中圖分類號：S611    文獻標識碼：A    文章編號：前言建造在土層上的建筑物，可將其分為上部結構和下部結構兩大部分。建筑物下面的土層或巖體承擔著建筑物的全

2、部荷載，將受到建筑物荷載影響的那一部分土層或巖層稱為地基，而將建筑物的下部結構稱為基礎。一般情況，基礎往往位于室外地面標高以下，它承受著上部結構的荷載，且將荷載傳遞到地基土中，它的功能主要是將建筑物上部的軸力、水平力等傳遞到地基中，滿足地基土承載力的要求；利用基礎所具有的剛度，與上部結構共同調整因荷載不均或地基土的不均勻性產生的變形，以便使上部結構不致產生過多的次應力。根據不同的角度可將基礎分為多種類型。不同類型的基礎，既要使自身強度滿足上部結構的荷載要求，還需適應地基的強度和穩定性，因此，進行基礎設計時，時間上是進行地基及基礎的設計。在進行設計時，要對地基基礎以上結構進行考慮，雖然這三方面各

3、自的功能、工作性狀不同，但同一建筑物來說，在荷載作用下，這三方面是相互聯系相互制約的整體。此外在設計時，既要保證基底的壓力不超過地基承載力特征值，又要使地基的變形量不超過建筑物的地基變形允許值，并且應對設計方案進行技術經濟的分析，使設計成果既安全實用，又經濟合理。1地基基礎的分類土木工程的地基基礎可采用多種材料建造而成，常見的有磚基礎、毛石基礎、灰土基礎、三合土基礎、混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎等等，土木工程中可從不同的角度將基礎分為以下幾種類型。1.1按基礎的受力性能分（1）無筋擴展基礎。磚基礎、毛石基礎、灰土基礎、混凝土基礎等均屬無金擴展基礎。基礎自身的抗壓強度遠大于其抗拉、抗剪強度，能承受

4、較大的豎向荷載，但是不能承受因撓曲變形而產生的拉應力和剪應力。（2）柔性基礎 對無筋擴展基礎而言，鋼筋混凝土基礎屬柔性基礎。它不僅具有一定的抗壓強度，能承受較大的豎向荷載，且具有一定的抗拉、抗彎曲強度，能承受撓曲變形及其所產生的拉應力和剪應力，因而能抵抗一定的不均勻沉降。1.2按基礎的構造及形成分（1）墻下條形基礎墻下條形基礎分剛性及柔性兩種。因剛性調基受剛性角的限制，適宜在承載力較大的均質地基且荷載分布較均勻的情況下采用。柔性調基能抗一定的不均勻沉降，且不受剛性角的限制，當上部荷載稍大而地基承荷載力稍低時，可采用增加基礎寬度的辦法以減小基底單位面積的荷載，是地基承載力滿足上部荷載的要求。（2

5、）單獨基礎獨立基礎按基礎形式可分為墩式基礎、杯形基礎及殼體基礎。常見的墩式獨立基礎有垂直式、斜坡式及階梯式。獨立基礎用于一般廠房柱基及民用框架結構基礎，并適宜在承載力較大的均質地基中采用。（3）連續基礎為了滿足地基承載力的要求，將基礎底面積擴大，形成柱列或柱網下的條形基礎，以及整片連續設置于建筑物之下的筏板基礎、箱型基礎等，均屬連續基礎。1.3按基礎的特殊作用及特殊施工方法分（1）低下連續墻基礎。既承受上部結構荷載作為基礎使用，又承受側向土壓力、水壓力的連續墻狀結構稱為低下連續墻，需配備專用機械才能施工完成。（2）沉井基礎。采用沉井方法施工，施工完畢后以沉井作為基礎使用。（3）樁基礎。采用鉆、

6、沖、挖、錘擊、靜壓等不同施工方法形成的各種灌注樁及預制樁基礎。1.4按基礎的埋置深度分（1）淺基礎。即采用驕傲簡便的施工方法及常規的基坑開挖排水措施即可施工的基礎，基底埋深一般不大于5米。（2）深基礎。基底埋深一般大于5米，或者需采用特殊方法才能施工的基礎。2土木工程地基基礎設計的基本原則土木工程建設可能遇到各種情況，相同結構形式及相同荷載的建筑物，當地基土特性不同時，有的結構能正常工作，而有的結構可能出現嚴重事故；同樣地基土上不同結構類型的建筑，某些類型結構未出現問題，而令一類型結構卻遭到了嚴重的破壞，由于上部結構、基礎及地基的情況不同，可能出現的問題也不同，需要采用的設計措施也不一樣。以為

7、地基承載力能滿足要求就可不顧其他因素的影響是不明智的，應本著上部結構、基礎及地基三者相互作用、共同工作的整體觀點，分析在各種地質條件下三者可能出現的問題并采取相應的設計措施，才能使設計方案安全合理。雖然相互作用的理論還未完全進入實施階段，但國內總結的實踐經驗相當豐富，并在地基基礎設計規范中均有體現。所以，土木工程建設中，嚴格遵循國家相關標準進行設計，是避免失誤的最好辦法。土木工程建設中，地基基礎設計要遵循以下原則。2.1基底壓力應不大于修正后的地基承載力特征值所以土木工程建筑物在地基基礎的設計中都要符合這一原則。當地基受荷載后即將喪失穩定性時對應的承載力即為極限承載力，它不能被設計所采用。在某

8、級荷載壓力下，地基變形能逐漸穩定，地基受荷后塑性區能限制在一定范圍內，并能保證不產生剪切破壞及出現整體失穩，且地基變形不超過建筑物的容許變形值對應的承載力為允許承載力。按正常使用極限狀態的原則進行地基設計時，所以選定的地基允許承載力，是指由荷載試驗測定的地基土壓力變形曲線性變形內規定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值，稱其地基承載力特征值。由于地基承載力與地基土的性質，基礎性質、寬度，埋深等因素有關，從相互作用的觀點看，允許承載力還應與建筑結構的特性有關。根據地基土的性質、基礎寬度及埋深等具體情況進行修正得出的允許承載力，為修正后的地基承載力特征值。當地基所受荷載大于修正后的地基承載力

9、特征值時，則難以保證地基土能正常工作，地基土的塑性區將進一步發展，使地基變形進一步增大而難以穩定直至破壞。2.2地基變形值應不大于建筑物的地基變形允許值當基底壓力滿足修正后的地基承載力特征值時，一般情況下能保證地基土不發生剪切破壞，但地基在荷載作用下，總會產     生一定變形，地基變形控制到何等程度，才能保證建筑物的使用功能及外觀不受影響，也不會引起建筑物開裂、破壞，則是設計是必須考慮的。地基的變形量可謂數毫米至數百毫米，而建筑物的構件材料，除木材外，其他如磚石砌體和鋼筋混凝土梁板，都只能適應較小的差異沉降，如敏感性結構的砌體承重墻體，由于其抗拉、抗剪

10、強度低，當拉應力變大時，磚墻就會產生裂縫。當地基土壓縮性不均勻時，上部結構及地基調整不均勻沉降的能力越小，則建筑物因地基變形產生不良后果的可能性越大。可見，建筑物地基的變形程度既與地基土的壓縮性有關，還與結構類型有關，按地基土壓縮性不同及不同的結構類型，根據長期沉降觀測資料，國家也制定了各種土木工程建筑物地基變形允許值表，以此為設計標準。由于地基變形使上部結構產生裂縫及破壞的例子較多，因此控制地基變形已經成為地基設計的主要原則，按照建筑地基規范要求，在滿足承載力計算的前提下，對建筑物均應按地基變形設計。需要說明的是，在計算地基變形量時，考慮的主要是地基土的壓縮性及上部荷載情況，而未能考慮上部結

11、構的剛度對計算結果的影響，所以地基變形計算值與實際情況有一定的誤差，而地基變形允許值是按照實際建筑物在不同類型地基上的長期沉降實測資料制定出來的，應屬于上部結構、基礎及地基三者相互作用的結果。不能因為計算值與實際情況有較大差異就忽視計算的重要性，也不能只求設計的可靠性而一味增加安全度，從而造成不必要的浪費，應根據實際情況借鑒優秀的設計經驗，認真考慮上部結構、基礎、地基三者的相互作用，根據相關理論設計出好的地基基礎效果。2.3水平荷載作用時應滿足穩定性要求對承受較大水平荷載的建筑物，特別是高層建筑及高聳結構物，設計時必須考慮地基所具有的抗滑及抗傾覆能力，一旦地基失穩，則會造成災難性后果。對位于斜

12、坡地段的建筑物，若考慮不周全，一旦產生對斜坡穩定性不利的因素，不但危及建筑物的安全，甚至會引起細剖破壞。為了使土木工程建筑的安全可靠地發揮其功能，在風力或者地震等荷載較大的地區，必須進行地基的抗滑及抗傾覆驗算，且應使安全系數達到要求。當需要在斜坡地段進行建筑時，應按斜坡的具體情況分別進行考慮，對處于穩定土坡地段的建筑物，其基礎外邊緣與斜坡邊緣的距離，應按照國家標準進行驗算確定，避免在可能產生滑坡的不良地段進行建設，為了防止滑坡的產生，在山區進行場地平整時，應考慮土方施工對斜坡穩定性的影響，避免采用大挖大填的施工方案，并應采用相應的疏導排水設施，在江河岸邊，既要防止因流水沖刷引起的滑坡，又要防止

13、因建筑物重量及地面堆載引起地基失穩。3土木工程地基基礎設計要注意的問題3.1對地質資料的分析判斷根據擬建建筑物廠址的地質勘察報告，正確判定地基土類別，特別應防止對地區性或特殊類地基土的誤判。還要判明地基土的分布情況，特別是局部軟弱層、可液化土層及暗溝、墓穴等異常情況。土層在豎直向及水平向的分布狀況，直接關系到持力層的選擇、基礎的選型、選擇埋深及沉降的均勻性。對地下水的埋深及變化規律也應查明。生產及生活用水的排放以及抽取地下水，都會使原地下水位出現變化。此外還要判明低下防空洞、各種低下管線的分布情況以及鄰近建筑物基礎的情況，以便使基礎的平面布置及埋深與現有的地下情況相適應，否則，會造成停工或者對

14、原設計進行修改。3.2對上部結構的分析對上部結構進行分析時，必須了解建筑物的重要性及使用要求，以便對建筑物的地基變形值進行控制。對重要的工業與民用建筑及對地基變形有特殊要求的建筑物，設計時更應慎重如設有眾多易燃易爆管道的化工建筑，若因地基沉降不均引起管道開裂則會引起嚴重后果；對體型復雜的高層建筑，若發生較多的傾斜，即使不致發生倒塌，也會使電梯設施難以運行，并給人造成不安全感。建筑物體型的復雜程度、結構形式、荷載性質及其大小和分布情況等因素，均是選擇基礎形式的依據。例如，體型簡單的建筑物，即使荷載較大，因其分布較均勻，可能采用天然地基做持力層并采用一般連續基礎即可滿足要求，而體型負責的建筑物，因

15、荷載分布不均，對沉降差要求極為嚴格，可能須采用樁基礎才能滿足要求。不同的結構形式，對地基不均勻沉降的敏感程度也不同。對敏感性結構，則應選擇剛度較大的基礎形式。3.3保證設計方案的技術合理性所選擇的基礎形式應與上部結構類型相適應，其地面尺寸還應與地基承載力相適應。為了使建筑物的地基變形不超過規定的允許值，以免出現結構損壞，建筑物傾斜、開裂等事故，使地基的穩定性能得到充分的保證，還應按需要對建筑物地基的變形及穩定性進行驗算。讓建筑物安全可靠地發揮其功能，這樣的設計方案才具有技術合理性。3.4設計方案英語施工技術的可行性相適應任何設計方案，只能通過相適應的施工技術手段，才能使設計方案變成現實。現有施

16、工技術的水平，之間關系到設計意圖能否實施及實施的質量。為此，設計者對建筑經驗、施工工藝的適應性及施工技術的水平均應有全面的了解，所采用的設計方案，若能利用當地已有成熟經驗的施工工工藝即可完成，則較為理想。對于一般的常規工程，往往不存在施工技術的可行性問題，而隨著高大建筑物的增多，采用深基礎，錨桿、低下連續墻等難度較大的施工工藝也相應增加。由于設計者往往只按照地質條件選擇出可行的施工工藝，如選擇的是灌注樁或者預制樁，但對施工機械的設備能力及具體施工工藝的技術水平不一定完全有把握。為了使施工完畢的基礎能滿足設計要求，應對影響基礎施工質量的因素進行全面分析，并且還應考慮所采用的施工工藝與環境要求是否相適應。3.5工程造價應盡能經濟合理當某一基礎工程有幾種設計方案可供選擇時，就應對各方案的工程造價進行比較。游泳基礎設計方案時根據地質條件、建筑物體型的復雜程度、結構形式、荷載情況、環境條件、施工工藝等因素進行選取的，如果地質條件差，建筑體積及結構復雜，則所設計的基礎，其施工難度必然較大，基礎工程的造價甚至會成倍增加。為此，建筑設計部應僅考慮某一方面的要求，還應進行宏觀經濟分析，力求建筑形式更加合理，為經濟合理的結構設計創造條件。4結論在土木工程