设计时需注意的主要事项-基础工程学实操指南

1.对地质资料的分析判断

根据拟建建筑物场址的地质勘察报告，正确判定地基土类别，特别应防止对地区性或特殊类地基土的误判。例如，据有关资料，我国20世纪70年代以前因对膨胀土的误判，造成房屋的破坏损失以亿元计算。还应判明地基土的分布情况，特别是局部软弱层、可液化土层及暗沟、墓穴等异常情况。土层在竖直向及水平向的分布状况，直接关系到持力层的选择、基础的选型、选择埋深及沉降的均匀性。在对地基各土层（包括软弱下卧层）的分布及埋深进行分析判定时，还应对地基各类土的有关物理力学指标进行分析比较，以便为地基设计作准备。

对地下水的埋深及变化规律也应查明。生产及生活用水的排放以及抽取地下水，都会使原地下水位出现变化。在地下水位较高的地区，当进行基坑开挖时，必须慎重考虑地下水对边坡稳定性的影响及需采取的边坡维护措施；当施工需采用井点降水方法降低地下水位时，还应考虑抽取地下水对邻近建（构）筑物的影响以及应采取的防范措施。

设计前，必须判明地下防空洞、各种地下管线的分布情况以及邻近建筑物基础的情况，以便使基础的平面布置及埋深与现有的地下情况相适应，否则，会造成停工或者对原设计进行修改。

2.对上部结构的分析

对上部结构进行分析时，必须了解建筑物的重要性（它与建筑物损坏后的严重程度有关，见第二章）及使用要求，以便对建筑物的地基变形值进行控制。对重要的工业与民用建筑及对地基变形有特殊要求的建筑物，设计时更应慎重。如设有众多易燃易爆管道的化工建筑，若因地基沉降不均引起管道开裂则会引起严重后果；对体形复杂的高层建筑，若发生较大的倾斜，即使不致发生倒塌，也会使电梯设施难以运行，并给居住者造成不安全感；又如某些大型的精密加工设备基础，其自动化程度高，如果基础的变形值超过规定范围，则会影响设备的正常运行及加工精度。

建筑物体形的复杂程度、结构形式、荷载性质及其大小和分布情况等因素，均是选择基础形式的依据。例如，体形简单的建筑物，即使荷载较大，因其分布较均匀，可能采用天然地基作持力层并采用一般连续基础即可满足要求；而体形复杂的建筑物，因荷载分布不均，对沉降差要求极为严格，可能须采用桩基础才能满足要求。不同的结构形式，对地基不均匀沉降的敏感程度也不同（如框架结构与筒体结构即为敏感性完全不同的两种结构）。对敏感性结构，则应选择刚度较大的基础形式。对层数多、荷载大且作用情况复杂的高层建筑，则应选择承载力高、整体刚度大的基础形式，如大厚度片筏基础、箱形基础，甚至可采用桩-筏及桩-箱等复合基础，以获得较大的空间刚度及承载力。

当拟建基础与已有建筑或设施相邻时，还必须考虑对邻近建筑或设施的影响。由于地基土会因两相邻基础基底压力的扩散而引起附加不均匀沉降，为此，应按有关规定（见第二章）使相邻建筑保持一定的间距。

3.保证设计方案的技术合理性

所选择的基础形式应与上部结构类型相适应，其底面尺寸还应与地基承载力相适应。为了使建筑物的地基变形不超过规定的允许值，以免出现结构损坏、建筑物倾斜、开裂等事故，使地基的稳定性能得到充分保证，还应按需要对建筑物地基的变形及稳定性进行验算。让建筑物安全可靠地发挥其功能，这样的设计方案才具有技术合理性。(www.xing528.com)

4.设计方案应与施工技术的可行性相适应

任何设计方案，只能通过相应的施工技术手段，才能使设计方案变为现实。现有施工技术的水平直接关系到设计意图能否实施及实施的质量。为此，设计者对建筑经验、施工工艺的适应性及施工技术的水平均应有全面的了解，所采用的设计方案，若能利用当地已有成熟经验的施工工艺即可完成，则较为理想。

对于一般的常规工程，往往不存在“施工技术的可行性”问题，而随着高大建筑物的增多，采用深基础、锚杆、地下连续墙等难度较大的施工工艺也相应增加。由于设计者往往只按地质条件选择出可行的施工工艺，如选择的是灌注桩（沉管桩或钻孔桩）或预制桩，但对施工机械的设备能力及具体施工工艺的技术水平不一定完全有把握。为了使施工完毕的基础能满足设计要求，应对影响基础施工质量的因素进行全面分析，并且还应考虑所采用的施工工艺与环境要求是否相适应。

以桩基为例：采用钻孔灌注桩工艺时，应考虑成孔的困难程度、成孔后的孔底沉渣清除程度、水下灌注混凝土工艺的质量等；若采用沉管灌注桩，应考虑在软土层中施工密集群桩易产生断桩、缩颈、钢筋笼上浮等质量问题；若采用打入桩，因施工时产生振动及噪音，环境条件是否允许。例如，某多层宾馆的基础设计采用大面积沉管灌注桩，桩身需穿过较大厚度的软土层，结果造成近30%的桩不符合质量要求，其主要原因是设计时未能考虑该工艺的施工技术可行性；又如在某精密机床的基础设计中，采用钻孔灌注桩工艺，但机床工作过程时的沉降最大值必须保证不大于0.32mm，可钻孔桩的清孔质量水平难以使孔底虚土清除干净，为此，决定采用桩尖压浆方案[桩身混凝土灌注完毕后，从预埋钢管（已随钢筋笼下入孔内）内向桩尖底部压浆]，结果基础的沉降量完全符合要求。

可见，为了使施工质量符合设计要求，必须对施工技术的可行性进行认真全面的考察分析，即使采用的某种工艺是可行的，也应考虑施工中可能产生的不利因素对设计取值（如单桩承载力特征值）的影响。

5.工程造价应尽可能经济合理

当某一基础工程有几种设计方案可供选择时，就应对各方案的工程造价进行比较。由于基础设计方案是根据地质条件、建筑物体形的复杂程度、结构形式、荷载情况、环境条件、施工工艺等因素进行选取的，如果地质条件差，建筑体形及结构复杂，则所设计的基础其施工难度必然较大，基础工程的造价甚至会成倍增加。为此，建筑设计不应仅考虑某一方面的要求，还应进行宏观经济分析，力求建筑型式更加合理，为经济合理的结构设计（包括基础设计）创造条件。

以采用不同柱跨的某框架结构为例：柱跨6m时可利用天然地基采用一般连续基础；当采用9m柱跨时，基础的集中荷载将成倍增加（如10层框架，单柱荷载将增至8000kN以上），这时往往需考虑采用桩基，基础工程的造价至少增加一倍以上。又如某工程需采用打入桩工艺，桩长需60m，桩数308根，若采用φ609-11钢管桩，当时造价共需616万元；若采用500mm×500mm空心预应力钢筋混凝土桩，内空直径270mm，桩数桩长不变，分三节制桩，则需308万元。可见，单桩承载力相近的两种方案，造价相差一倍，当然采用预应力钢筋混凝土桩更为合理。

在高层建筑的基础施工中，深基坑开挖、支挡结构以及降水工程的造价，也属基础工程造价的一部分，在满足了技术合理性及施工可行性的前提下，同样应进行经济比较，并考虑就地取材的可能性。例如深基坑支护工程中，当能采用钻孔灌注桩挡墙时，则比采用钢板桩挡墙的工程造价大幅度降低；又如在石材丰富的地区，如果条件允许，采用毛石挡墙往往比采用锚杆支挡结构更经济。