軟弱地基基礎(chǔ)設(shè)計選型分析

譚正清, 夏念恩

黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院（438002）

地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有很多種,同一種結(jié)構(gòu)有多種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。選擇地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式時,要考慮多種因素,安全第一位,技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較是選擇地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的主要手段。地基基礎(chǔ)選型與上部結(jié)構(gòu)形式、工程地質(zhì)水文情況、施工技術(shù)條件密切相關(guān)。一般而言，天然地基上的淺基礎(chǔ)能夠滿足要求時則優(yōu)先考慮淺基礎(chǔ),如不能滿足要求，地基處理技術(shù)和深基礎(chǔ)要經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后,選擇合適的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。地基基礎(chǔ)選型強(qiáng)調(diào)的是，上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用，剛?cè)嵯酀?jì)，抵抗外部荷載，協(xié)調(diào)內(nèi)部變形。下面以黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院C棟學(xué)生宿舍樓為例,探討軟弱地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計選型。

1 項目基本情況[1]

1.1 工程概況

黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院C棟學(xué)生宿舍樓共五層，磚混結(jié)構(gòu)，中柱荷重1 500 kN,邊柱荷重1 000 kN，條基線荷載100 kN/m；基礎(chǔ)埋深1.5m，總建筑面積4 264 m2，擬采用粉噴樁地基處理，條基基礎(chǔ)形式。該項目工程重要性等級為二級，場地等級為二級，地基等級二級。

1.2 工程地質(zhì)水文情況

第（1）層素填土，厚度 1.2～2.8m,平均厚度 1.93m;第（2-1）層淤泥質(zhì)粘土,深灰色、流塑、飽和、高壓縮性，厚度1.2～2.9m，分布區(qū)平均厚度 1.93m，fak=59 kPa,Es=2.5 MPa；第（2-2）層粘土，軟塑、高壓縮性，厚度1.7～4.1m，平均厚度3.3m，fak=105 kPa,Es=5.4 MPa；第（2-3）層淤泥質(zhì)粘土，軟塑，高壓縮性,厚度 6.0～8.8m,平均厚度 2.46m，fak=64 kPa,Es=2.9MPa；第（2-4）層中粗砂，松散—稍密狀態(tài)，中壓縮性，厚度4.0～6.5 m，平均厚度 5.2m，fak=170 kPa,Es=12.6 MPa；第（2-5）層淤泥質(zhì)粘土，軟塑，高壓縮性，厚度3.2～5.0 m，平均厚度3.9 m，fak=80 kPa,Es=4.0 MPa；第（2-6）層粘土，可塑，中壓縮性，厚度 4.5～6.5m，平均厚度 5.0m，fak=128 kPa,Es=9.0 MPa；第（3）層粉土，飽和，中密，厚度3.0～3.3m，平均厚度3.13m,fak=165 kPa,Es=15.0MPa；第（4）層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，土質(zhì)均勻全場分布，最大揭露厚度3.4m，fak=350 kPa,Es=44MPa?？辈炱陂g，測得地下水位埋深0.7～1.0m。

2 上部結(jié)構(gòu)分析

工程案例結(jié)構(gòu)簡單，造價不高,磚混結(jié)構(gòu)的宿舍樓，條基線荷載100 kN/m,選擇的土體持力層承載力修正特征值只要大于100 kPa就可以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計“安全”要求。工程首先考慮選用淺基礎(chǔ),磚混結(jié)構(gòu)墻體下部采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，柱下用鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)造價高，施工復(fù)雜，勿需用在磚混結(jié)構(gòu)中，這些都是淺基礎(chǔ)形式。

3 地基基礎(chǔ)選型分析

3.1 地基土工程地質(zhì)分析

工程有4層土體，第（1）層素填土土質(zhì)軟弱，強(qiáng)度低，不能作為基礎(chǔ)的持力層；第(2-1)層淤泥質(zhì)粘土，高壓縮性，地基承載力未達(dá)到100 kPa,不能直接作為基礎(chǔ)的持力層；第（2-2）層粘土，高壓縮性，地基承載力剛達(dá)到100 kPa，此土層位于地表下3.2～4.8m，若直接作為基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)埋深就要大于3m，所以不宜直接作為基礎(chǔ)的持力層；第（2-3）層淤泥質(zhì)粘土，又是軟弱土層，如果直接用第（2-2）層土體作為基礎(chǔ)持力層，需驗算本層軟弱下臥層土體的強(qiáng)度是否足夠；第（2-4）層中粗砂，壓縮性低，地基承載力高，作為持力層和下臥層還是不錯的；第（2-5）層淤泥質(zhì)粘土，也是壓縮性高，強(qiáng)度低，不應(yīng)作為持力層；第（2-6）層粘土、第（3）層粉土及第（4）層強(qiáng)風(fēng)化砂巖作為持力層屬于深基礎(chǔ)范疇，況且，第（2-6）層粘土及第（3）層粉土承載力低，土質(zhì)軟弱，不宜作為深基礎(chǔ)的持力層，只有第（4）層強(qiáng)風(fēng)化砂巖適宜作為樁基礎(chǔ)持力層，本工程選擇淺基礎(chǔ)，深基礎(chǔ)造價高，施工技術(shù)難度大，不宜采用。

3.2 地基基礎(chǔ)選型分析

根據(jù)土質(zhì)情況分析，天然地基上的淺基礎(chǔ)基本上不能滿足工程需要，應(yīng)選擇地基基礎(chǔ)共同作用的設(shè)計方案。根據(jù)勘察設(shè)計部門提出的報告，經(jīng)過計算，提出幾種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析。第一種方案，墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)，埋深為2 m,下部深層攪拌樁樁長6m,直徑d=400mm，樁間距800 mm，按三角形布置，面積置換率m=0.23，固化劑采用425標(biāo)號水泥，摻入量為土重的12%，設(shè)計地基承載力fak=160 kPa，選擇第（2-4）層中粗砂作為下臥層；第二種方案，基礎(chǔ)埋深2.2 m，換填砂墊層3m,采用中粗砂回填夯實,設(shè)計地基承載力fak=150 kPa,砂墊層四周砌筑磚砌體防止砂子流失降低地基承載力，驗算第（2-3）層淤泥質(zhì)粘土軟弱下臥層承載力滿足要求；第三種方案，直接采用500預(yù)應(yīng)力管樁，上部基礎(chǔ)梁聯(lián)系，樁長23m。

經(jīng)過計算分析這三種方案滿足 《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[2]及《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》[3]關(guān)于強(qiáng)度和沉降計算的要求，滿足GB50007-2002第3.0.2條、第3.0.4條、第5.2條、第5.3.1條、第5.3.4條及 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JCJ79-2002/J220-2002第11.2.4及11.2.9相關(guān)規(guī)范的要求。

對三種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析,第二種方案造價最低，黃岡地處長江，南湖面臨巴河，砂很便宜，施工技術(shù)簡單；第一種方案在黃岡工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛，像黃岡江堤加固都采用此種地基處理技術(shù)，但施工有一定難度，工程土質(zhì)松軟，地下水位高，深層攪拌機(jī)械施工困難，需采用相應(yīng)的措施才能完成施工，像施工時好土面層回填，或者表層加入碎石壓實，還要考慮降水問題，無疑增加工程造價，水泥加固變形小，加固深度深，造價比第二種方案高；第三種方案最安全，變形小，但是造價很高，施工打樁也要采取措施，否則樁基無法移動。經(jīng)綜合考慮，選擇第二種方案作為地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。經(jīng)過實踐檢驗，此種方案沉降小，實用性強(qiáng)。

4 結(jié)語

地基基礎(chǔ)選型要把安全放在第一位,其次考慮經(jīng)濟(jì)和施工技術(shù)因素。設(shè)計方案既要滿足強(qiáng)度要求又要滿足沉降的要求，二者缺一不可。《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）對變形提出更高的要求?？傊?，能夠用天然地基上的淺基礎(chǔ)就勿需運用深基礎(chǔ)，能夠淺埋的就不需要深埋，淺基礎(chǔ)不能滿足要求，可以考慮復(fù)合地基和淺基礎(chǔ)相結(jié)合的形式，如果再不能滿足要求，運用深基礎(chǔ)完成項目的設(shè)計要求。盡量做到上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基共同作用，優(yōu)先選出對整個結(jié)構(gòu)有利的設(shè)計。

[1]黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院C棟學(xué)生宿舍巖土工程勘察報告（詳勘）.黃岡:黃岡市金地建筑勘察設(shè)計公司,2009,6

[2]GB50007-2002,地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]

[3]JCJ79-2002/J220-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]