浅析城市建设建筑基础型式选择

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014）

1 建筑基础选型的基本原则

1.1 建筑基础造型

地基是建筑重量（当然也包括水平作用力）的承受者，是建筑的最终载体；基础是传力者，是建筑“力的传递接力赛”中的最后一棒。打个不太恰当的比方，基础是扁担，把重量传递过来；地基是肩膀，是重量的最终承受者。

目前专业的基础计算程序的开发越来越完善，功能越来越强大。但在使用软件之前，还有一件计算机帮你做不了的事情：基础结构选型。

基础的选型，笔者对近三十年的设计经历进行总结，概括为用好“它”，穿越“它”，改造“它”（“它”指地基）。

地基如果是可用之才，就用好“它”。相应采用的基础型式有：浅基础，包括独立基础、条形基础、筏板基础、箱型基础；地基如果是不可用之才，就穿越“它”。相应可采用的基础型式：最典型的桩基础。其他有沉井基础等，拓展的有桩筏联合基础；地基如果是可塑之才，就改造“它”。相应可采用的基础型式：强夯法、置换法、水泥搅拌桩（旋喷桩）法、预压法等，都是以改造地基作为手段，实际上也是地基处理技术。

有了以上的思路，基础型式的选择就顺理成章了。但在基础选型之前，还有两件更重要的事。缺少这两个前提，基础选型就是无本之木、无皮之毛、无稽之谈。这两个前提是：保证建筑场地的稳定和对地质灾害的判定。

（1）建筑场地的稳定是前提条件。建筑场地必须满足稳定性要求，包括现状的稳定、在建筑荷载作用下的稳定、在地震荷载作用下的稳定、水的冲刷作用下的稳定、分析地基基础施工对稳定的影响等问题。场地一旦出现稳定问题，对建筑物的破坏将是灾难性的。这样的工程事故实际案例已出现很多。尤其在偏僻建设地点，坡地建筑、邻水的库岸建筑尤其应重视。地勘任务书阶段，应对场地稳定性的判断提出要求，要求对建筑场地整体的稳定性、边坡的稳定性及周边环境对本工程的影响作出安全评价。提供地勘报告后，应首先看报告中对建筑场地整体的稳定性评价，如果评价不是肯定的，那么应做专项的场平设计，甚至另行选址、换址。

（2）地质灾害的判定。地质灾害的形式有很多种，如泥石流、山体崩塌、湿陷性黄土、岩溶和土洞等。有效的判别出地质灾害，才能在基础设计中有效的规避、应对。地质灾害在一些小型、偏远的项目及附属建筑中容易忽视。

1.2 建筑基础选型的基本原则

建筑基础选型的基本原则，除在引言中重点说明的两点之外，主要还要满足上部建筑地基承载力的要求；满足上部建筑地基变形和不均匀沉降的要求；控制经济指标，选用工程造价低的基础型式。总结如下：

（1）场地的稳定是前提条件；

（2）地质灾害的判定和应对；

（3）满足上部建筑地基承载力的要求；

（4）满足上部建筑地基变形和不均匀沉降的要求；

（5）控制经济指标，选用工程造价低的基础型式。

2 常用基础型式选型

2.1 天然基础

如前文所说，地基如是可用之才，就用好“它”。是指地基持力层出露较浅，能满足基础对地基承载力的要求的情况，相应采用的基础型式为天然基础：独立基础、条形基础、筏板基础、箱型基础。

天然基础定义：基础埋深不大（除筏形基础、箱型基础外，一般浅于3 m），只需经过开挖等普通施工程序就可建成的基础。

（1）墙下条形基础。①刚性条形基础：墙基础中常见的形式，通常用砖或毛石砌筑。选型要点：低层（1～3层）砖混结构的常用最佳基础选择型式。适用层数与地基的条件（承载力的大小、压缩模量、分层复杂程度）相关。构造要点：为弥补材料脆性特点，常沿基础长方向设置地圈梁。计算要点：刚性角控制。刚性角与基础材料、地基承载力均有关。对地基承载力大于300 kPa的混凝土基础应做抗剪验算。②墙下钢筋混凝土条形（柔性）基础：当基础宽度较大，可采用柔性钢筋混凝土条形基础。选型要点：多层砖混结构的常用最佳基础选择型式。适用层数（2～7层）与地基的条件（承载力的大小、压缩模量、分层复杂程度）相关。如果地基承载力较高，且地基比较均匀，层数还可以适当增加。这种基础的优点是造价低、施工快，能够承受上部结构较大的荷载及适应较小幅度的地基变形。构造上，如果地基不太均匀，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用有肋梁的钢筋混凝土条形基础，肋梁内配纵向钢筋和箍筋，以承受由不均匀沉降引起的弯曲应力。计算上应进行抗弯、抗剪计算。

（2）独立基础，是柱基础中最常用和最经济的形式。

选型要点：多、高框架结构的常用最佳基础选择型式。特别适用地基条件好的框架结构。构造要点：柱与基础的连接应符合柱与基础刚接的假定，建议设置基础拉梁。计算要点：应做抗冲切、抗弯计算（基础长宽比大于2时，应做抗剪验算）。

（3）筏形基础。当上部建筑较高或地基承载力较低时，墙下条形基础或独立基础因尺寸较大而连成一片而形成筏形基础。

选型要点：该基础适合于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物。多层与高层建筑的框架结构、框剪结构、框筒结构的常用基础选择型式。构造上高层建筑应满足最小埋深的要求（埋深不小于总高度的1/15）。计算上除做抗弯、抗冲切验算外，应注意抗剪验算。

（4）箱形基础。箱形基础也可理解为筏形基础的演变，由上下两片钢筋混凝土筏板加纵横承重隔板同组成的整体式基础。

选型要点：该基础的优点在于该基础有很大的整体刚度，适合于软弱地基的建筑物，对软弱地基的不均匀沉降有一定的调整抵抗能力。缺点是造价比较高，为保证箱基刚度的要求设置内墙，作为地下室时，会对使用功能的灵活性带来一些限制。

2.2 桩基础

如果地基是不可用之才，就穿越“它”。是指地基浅层无合适的持力层或持力层满足不了基础对地基承载力的要求的情况下采取的基础形式，最典型的基础型式是桩基础。

桩基础按施工方法分为预制桩和灌注桩两大类。常用的预制桩桩型主要有木桩、普通预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钢管桩等，常用的灌注桩桩型有人工挖孔灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、沉管灌注桩等 。

（1）桩基的选择原则。选择桩型时，应根据穿越的土层、桩端持力层等工程地质条件、地下水等水文地质条件、各种桩的成桩特性、费用成本、施工工期等进行技术经济分析比较后，选择技术可行、经济合理的桩型和成桩工艺。

（2）各类桩型选型要点和体会。

①选型首先考虑是采用预制桩类型还是灌注桩类型。预制桩比较适合淤泥质土层、软土层地基，尤其淤泥质土层较厚的地质情况下，不适宜采用易造成缩径夹泥现象的灌注桩，宜选择能保证桩身质量的预制桩。预制桩有一定的穿透能力，但穿透能力有限。淤泥质土层、软土层以外的土层建议选择灌注桩，尤其对于砂层或硬土层、岩层埋深较浅的情况，宜优先选择灌注桩。在技术条件均可行的情况下，一般而言（除沉管灌注桩外）预制桩在造价上有优势，可优先选择预制桩。

②预制桩中各类桩型的区别主要在于桩身的强度高低和抗腐蚀能力的强弱。桩身的强度越高，耐打能力、穿透能力越强。桩身的强度排序，应为木桩＜普通预制钢筋混凝土桩＜预应力钢筋混凝土桩＜钢桩。抗腐蚀能力强弱的排序应为：木桩＜钢桩＜普通预制钢筋混凝土桩＜预应力钢筋混凝土桩。预制桩主要从这两点上考虑选择具体桩型。

③灌注桩中各类桩型的区别主要在成桩工艺（包括护壁形式）不一样，造价也不一样。造价由低到高的顺序为人工挖孔灌注桩＜沉管灌注桩＜钻孔灌注桩＜冲孔灌注桩。

④卵石层较厚的河岸等位置并不太适宜钻孔孔灌注桩，可考虑冲孔灌注桩，冲孔灌注桩一般适用黏土、粉土、砂土、填土、部分卵石、碎石土及风化岩层，能穿透旧基础，建筑垃圾及大孤石等障碍物。特点：冲击能大，穿透力强。

⑤人工挖孔桩最忌含水流砂层，其次忌承压水。最适合扩底，经济指标较好，质量易于控制。但考虑人身安全和人性化，有地方性限制，设计前应了解当地政策限制。

⑥长螺旋钻机钻孔（干法作业）：不适用于淤泥质土（淤泥质土优先采用预制桩），对于含建筑垃圾的填土层，成孔难度大。较适用于黏土层、砂土及不含建筑垃圾的人工填土层。

⑦沉管灌注桩适用于砂土、黏性土、粉土、人工填土、淤泥质土地基。与预制桩的适用范围有交集。具体使用范围的主要区别为：a.穿越的极限长度不同。沉管灌注桩桩长不超过24 m，一般10 m左右。混凝土预制桩桩长可达50 m。b.沉管灌注桩没有混凝土预制桩穿越土层能力强（有硬夹层、有砂夹层、有石夹层的情况），而且施工质量没有混凝土预制桩沉管灌注桩容易控制（拔管缩颈）。c.沉管灌注桩的优点是造价及工期均低于混凝土预制桩。

⑧在硬质岩石（如石灰岩）作持力层，“软硬突变、上软下硬”等情况下，不宜采用预应力管桩；其他如岩石基岩面起伏太大，也不宜采用预应力管桩。这种情况下可优先选择钻孔、冲孔灌注桩。

3 结语

当浅层地基不适合做基础持力层或地基承载力指标过低时，可以考虑对地基予以改造，然后再在上面采用天然基础。相应可采用的基础型式有：强夯法、置换法、水泥搅拌桩（旋喷桩）法，预压地基法等。因这些方法实际上也是地基处理技术，不属于建筑基础选型内容，因此不在此赘述。需要强调的是，只有“改造它”的代价小于“穿越它”（如采用桩基础等）时，地基处理技术才有选择采用的价值。