探究软弱地基基础的设计方法

夏孝江

【摘要】由于我国城市建筑行业的不断发展，对于建筑质量的要求也越来越高，然而建筑施工的第一个步骤就是打地基，由此可见，地基基础影响着整个建筑的质量。地基基础建设需要保证其可靠安全性，才能避免豆腐渣工程的出现，地基基础设计对于建筑结构的设计是否合格承担了重要的责任，尤其是对于复杂的软弱地基，其承载力较低，且压缩性较大，如果设计不当将会造成楼面或者墙面开裂，最终将会危机建筑结构的安全，本文从软基地的含义及特征进行分析，探讨其设计方法，以提高建筑工程的质量。

【关键词】软弱地基；建筑质量；基础设计方法；基础类型

我国曾颁布的《工程建设标准强制性条文》内容规定：地基基础设计不仅要满足地基承载力的要求，还要在一定程度上满足地基变形的要求。国内外的大量建筑事故证明，地基基础设计不当在很大程度上会导致建筑事故，良好的地基设计是建筑安全可靠地重要组成环节。建筑地基的结构有很多种形式，同一种结构形式又有很多设计方案，因此，选择合理的设计方案很重要。

一、分析建筑工程软弱地基的特征和含义

（一）软弱地基的构成

对于地基的概念可以从其定义着手分析，软弱地基系指一系列地基的综合体，它是有淤泥、冲填土以及杂填土这些元素构成的，其中还包括一些具有高压缩性的图层。由于软地基的含水量比较大，且承载力低，在不同的荷载作用下会造成内部泥土的滑动或者固结沉降等现象。对于建筑整个的地基而言，还需要考虑局部的高压缩性软弱土层的特质，以便实施完善的方案。

（二）软弱地基构成元素的特征

1、淤泥质土

淤泥指的是，土质经过缓慢流水的沉积作用沉淀下来，并且在生物化学的作用下生成的一种具有饱和性的粘土。这种类型的土含有充足的水分，且抗剪强度较低，整个的土体状态呈现一种流塑或者软塑态。淤泥的含水量在通常的情况下要搞于液体的限值，同时具有高于1.0的天然孔隙比，在经过一段时间的生物化学一系列反应后，淤泥质土中会生成一种有机物质，此时的天然孔隙比将远远大于之前的孔隙比，换一种说法，淤泥指的就是有着1.0到1.5天然孔隙比的有机质土。

2、冲填土

冲填土指的是泥土在水力的作用下充分填充泥沙所生成的土质。冲填土的特征与土体颗粒的构成有着不可忽视的关系，其广泛的分布于沿海地带与江河两岸，由于分布区域的地理环境影响，使冲填土具有压缩性高、强度低以及水分含量多等特征，在建筑施工的过程中，土体的构成元素的差异会影响冲填土的工程性质，土体颗粒的构成差异可能是由于其均匀性或者水固结等因素导致，例如在冲填土的土质含沙量较高时，其软弱性较低，牢固性较低，便不属于软弱土质。其压缩性等指标相较于天然沉积土有一定的差距，此时的冲填土就不适合用于建筑施工。

二、软弱地基的处理方法

目前软弱地基常用的处理方法主要有：碾压夯实、换填垫层、振密挤密、排水固结、加筋固定、置换及拌入等。下面就碾压夯实、换填垫层、排水固结进行阐述：

（一）碾压夯实

碾压夯实的基本原理是通过机械的碾压与夯击使软弱地基的密度缩小，通过强烈的冲击波与动应力泥土填压密实。一般碾压方式分为振动碾压与机械碾压，夯实方法主要是依靠大锤夯击。该种处理方法使用范围较广，包括一般碎石、粘性土、杂填土与碎石地等软弱地基。

（二）换填垫层

换填垫层主要可以使用素土垫层、砂石垫层、灰土垫层、矿渣垫层，该种处理方式的主要原理是通过一些强度较高的材料提升软弱地基的整体强度与承载力，使其应力分散，降低软弱地基局部压力，避免大量沉降。该种处理方法适应范围较小，一般只在暗塘、暗沟等方面应用。

（三）排水固结

排水固结主要分为砂井预压、天然地基预压、真空预压、塑料排水带预压、降水预压五中，其基本原理是通过在地基中增设竖向排水体加快地基固结的速度，强化软弱地基整体强度，保证其基本稳定性。

三、根据不同的结构选择合理的基础型式

在软弱地基的基础类型的选择上受到很多因素的影响，比如持力层的土壤性质、压缩层的土壤性质或者地下水位的高低等因素，不同的特征有不同的处理方式，一般常见的有三种，人工地基、整体刚度强以及灌浆法[1]，下面我们具体分析一下如何选取：

（一）选择人工地基型式

1、地下水的影响

在施工的过程中，比较常见的地下水有两种，一种是地下水处于基础底面下，另外一种是处于基础底面上。在处于基础底面下的地下水，与基础底面之间的宽度与基底宽度相同，或者是基底的一半时，并且水流的速度比较缓慢，其对于基础强度的影响可以忽略不计，所以很多专家称不用考虑地下水的情况[2]。然而，当地下水处于基础底面之上的时候，就必须考虑其对于基底的影响，他比较容易破坏及基底土质的结构，降低基底的承载力，如果此时的地下水有一定的流速时，将会带走部分的细小颗粒，在一定程度上会降低基土的密度，改变了人工换土的作用，没有起到应有的改良效果。所以在进行基础设计时，要综合考虑地下水及其季节的变化效应，防止人工基地的施工受到地下水的影响，破坏建筑物的质量。

2.对于人工地基换土的要求

人工换土可以有效地解决软弱地基中持力层的厚强度问题，还可以解决压缩高压缩性的问题。在选择人工地基施工的过程中，常常采用砂垫层，其主要构成元素有中砂、角砾、粗砂、卵石以及碎石等，对于部分地区的地基中还可以利用一些粘性土以及性能比较高的的材料。根据不同的条件选择不同的施工方法，分为干法和湿法施工，干法施工是将材料进行分层夯实，已达到规定要求。湿法施工时利用水分沉降，将泥土持力层的承载力稳定在理想的强度[3]。

（二）选择整体性强的类型基础

1、钢筋砼条形基础和十字交叉基础

在软弱地基的基础类型选用时， 大多是依据土壤压缩性的高低来判断其适用的基础形式，，如果土壤的压缩性较浅时， 墙下基础一般会采用钢筋砼条形基础， 而且在布置条形基础时还要考虑到整体的封闭性。换句话说，在一定范围内需要适当的增设必要横向基础与纵向基础之间的连接， 这样一来就能有效地保证基础的整体性。十字交叉基础宜是使柱下基础之间进行相互联接， 主要采用与在框架体系中，不但在一定程度上保证基础的整体刚性，还能使基础受荷之后依然互相传递， 而迫使基础进行同时工作， 避免了建筑物由于地基强度低而产生变形的现象。

2、筏片基础

如果地基突土壤的持力层较弱， 但是计算所得的基础宽度却明显变大，其相邻墙（柱）基相连或者重叠时， 这种情况下使用筏片基础设计对于建筑整体质量较为有利， 这样可以保证地基基础足够的所需底面积，以及满足和整体刚度的需求，在最大程度上克服墙体因为荷载变化而产生的建筑变形。

四、结束语

软弱基底的规划关系着建筑物的质量，所以在建筑施工过程中，基于建筑结构的选型及其重要，有利于适应于建筑施工的操作，所以必须按照基础的规划设计进行严格执行。且应当参照建筑施工的验收标准。在满足建筑功能的前提下，对于建筑物的体型尽量精简，如果选择较为复杂的体型，可以依照其中平面形状和高度进行恰当的调整，考虑好可以灵活应对的策略，留好合理的变形缝，一般的沉降缝都设计在建筑的转折部位。在建筑工程的结构上可以适当的减少沉降物以及自身结构构件的重量。

参考文献

[1]滕延京. 《建筑地基基础设计规范》的编制和历次修订[J]. 建筑结构学报，2010，06（03）：29-33.

[2]王芳蓉. 馬六甲海峡某电厂滨海软弱地基的工程特性及桩基分析[J]. 电力勘测设计，2010，06（12）：20-24.

[3]杨文江. 采用加筋垫层处理公路挡墙下软弱地基的设计方法[J]. 山西交通科技，2014，02（）08：13-15.