坡地不均勻地基上的基礎(chǔ)設(shè)計

韓峰

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在我國多山的西部地區(qū)，隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，城市人口的逐年增長，大量建筑不得不建造在一些地質(zhì)條件復(fù)雜的坡地上。坡地上的地貌、地形、工程地質(zhì)及水文條件往往很復(fù)雜。在這種地形上建造高層建筑，使其基礎(chǔ)設(shè)計具有一定的特殊性，這就要求結(jié)構(gòu)工程師對其進(jìn)行合理的設(shè)計，選取合理的基礎(chǔ)形式來減少坡地對建筑物的影響。本文通過參閱文獻(xiàn)并依據(jù)國家、省及行業(yè)規(guī)范要求，結(jié)合不均勻地基條件，進(jìn)行兩種基礎(chǔ)方案比較，最終確定了一種經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)形式。

1 工程概況及水文地質(zhì)條件

1.1 工程概況

本工程位于蘭州市城關(guān)區(qū)大砂坪某坡地，為一棟住宅樓，地下兩層，地上三十三層，房屋高度96.00m，長度36.50m，寬度21.50m，采用全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為丙類，場地類別為Ⅱ類，設(shè)計地震分組為第三組。

1.2 水文地質(zhì)條件

擬建場地位于山前溝谷坡麓填挖改造區(qū)，原始地面起伏較大，經(jīng)大面積挖填整平，現(xiàn)場地基本平整。場地未見地下水和飽和粉土，可不考慮場地土液化影響。場地內(nèi)地基土主要為：1 雜填土，該層連續(xù)分布，雜色、黃褐色，成分較復(fù)雜；2 黃土狀粉土，該層分布不連續(xù)，土質(zhì)不均勻，夾有細(xì)砂薄層，干強(qiáng)度低，韌性低，稍濕，稍密；3 角礫混合土，殘積土，卵石混合土，該層分布不連續(xù)，粒徑不均勻，含有少量的碎石顆粒；4 強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，青灰色，礦物主要成分為長石、石英、云母為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈碎屑狀，顆粒主要呈棱角，塊狀結(jié)構(gòu)；5 中風(fēng)化片麻巖，主要成分為長石、石英、云母為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，塊狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化裂隙不發(fā)育，巖芯呈塊狀或短柱狀，場地土層剖面如圖1所示。

圖1 場地土層剖面圖

2 基礎(chǔ)方案分析比較

2.1 方案1

由圖1土層剖面圖可以看出，本場地東西兩側(cè)可作為持力層的強(qiáng)風(fēng)化片麻巖埋深不同，兩側(cè)埋深相差大約6-7m。本工程基底標(biāo)高對應(yīng)的高程（黃海高程系）為1606.25m。因此持力層埋深淺的一側(cè)可采用淺地基，采用筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)直接作用在強(qiáng)風(fēng)化片麻巖上及換填層上；而持力層埋深較深的一側(cè)則需要采用深地基，采用樁（鉆孔灌注樁）+筏板基礎(chǔ)，樁端穿透黃土層，作用在強(qiáng)分化片麻巖上。因為建筑東西兩側(cè)基礎(chǔ)形式不同，通過沉降計算（分層總和法）存在沉降差異，會進(jìn)一步導(dǎo)致傾斜，所以需要在基礎(chǔ)形式的分界線處設(shè)置后澆帶?；A(chǔ)平面布置圖見圖2。

2.2 方案2

采用同一種基礎(chǔ)形式，建筑物東西兩側(cè)全部采用樁（鉆孔灌注樁）+筏板基礎(chǔ)，樁端穿透黃土層，作用在強(qiáng)分化片麻巖上?；A(chǔ)平面布置圖見圖3。

圖2 基礎(chǔ)平面布置圖（方案1）

圖3 基礎(chǔ)平面布置圖（方案2）

2.3 方案比選

從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，方案1 中部分采用淺基礎(chǔ)，相比方案中全部采用樁+筏板基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)。方案1 的基礎(chǔ)造價較低。

從施工的角度來看，方案1 中需要設(shè)置后澆帶，并且其后澆帶穿過電梯井，施工相對復(fù)雜。但方案2 中樁數(shù)量多，施工周期相對較長。

從地基變形的角度來看，因為方案2 采用了同一種基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)整體性好，地基變形小；而方案1 中采用兩種的不同基礎(chǔ)形式，整體性較差，可能會造成建筑物的不均勻沉降，地基產(chǎn)生較大的變形。地基的變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜。對于本文的高層建筑應(yīng)由整體傾斜值控制，本工程建筑物高度為Hg=96.00m（24 ＜Hg ≤100），整體傾斜限值為0.0025[1]。

以上三個因素中，地基變形將會直接影響結(jié)構(gòu)的安全性，地基變形的控制在方案選擇中應(yīng)占較大的比重，其次為施工與造價。并且方案2 全部采用樁+筏板基礎(chǔ)時，樁端穿過坡地潛在滑移面，起到抗滑樁的作用，提高了基礎(chǔ)的抗滑移性能。經(jīng)過綜合考慮造價、施工、地基變形、滑移等因素，最終采用方案2 作為本工程基礎(chǔ)的設(shè)計方案。

3 坡地地基基礎(chǔ)設(shè)計中相關(guān)的構(gòu)造措施

1）樁頂有整片筏基時，筏基邊應(yīng)蓋住樁頂且伸出樁外邊≥1/2d（d 為樁徑），所有樁頂主筋應(yīng)可靠錨入筏基板中[2]。

2）樁身在軟硬變化較大土層分解附近應(yīng)加密箍筋。

3）樁底進(jìn)入持力層的深度，宜為樁身直徑的1 倍～3 倍。對建于坡地的樁基，不得將樁支承于邊坡潛在的滑動體上。樁端應(yīng)進(jìn)入潛在滑裂面以下穩(wěn)定巖土層內(nèi)的深度應(yīng)能保證樁基的穩(wěn)定。

4）兼作抗滑移作用的工程樁，要求錨入持力層一定長度，通長配筋，以增加樁身配筋率和增強(qiáng)樁的抗剪強(qiáng)度[3]。

5）控制相鄰樁底高差小于1.5m，防止滑移。

4 結(jié)語

1）在坡地建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計中首要考慮地基變形及地基滑移，并綜合考慮各種因素，對比各方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)設(shè)計。

2）坡地建筑中的工程樁可以兼作基礎(chǔ)抗滑樁，樁端應(yīng)進(jìn)入潛在滑裂面以下，對基礎(chǔ)抗滑移起到增強(qiáng)作用，減少坡地對建筑結(jié)構(gòu)的不利影響。