從工程實(shí)例中研究復(fù)雜地基的基礎(chǔ)選型

摘要：桂平一中教學(xué)綜合樓是廣西工業(yè)設(shè)計(jì)院2002年設(shè)計(jì)的六層教學(xué)樓，在設(shè)計(jì)和施工過程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況的變化，對(duì)基礎(chǔ)型式進(jìn)行了多次變更和處理。就本工程探討復(fù)雜地基的基礎(chǔ)選型。

關(guān)鍵詞：地基；基礎(chǔ)；選型；重要性

中圖分類號(hào)：F293.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2007）10-0289-02

1地基的基礎(chǔ)重要性

基礎(chǔ)是建筑物和地基之間的連接體。基礎(chǔ)把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。從平面上可見，豎向結(jié)構(gòu)體系將荷載集中于點(diǎn)，或分布成線形，但作為最終支承機(jī)構(gòu)的地基，提供的是一種分布的承載能力。

（1）如果地基的承載能力足夠，則基礎(chǔ)的分布方式可與豎向結(jié)構(gòu)的分布方式相同。但有時(shí)由于土或荷載的條件，需要采用滿鋪的伐形基礎(chǔ)。伐形基礎(chǔ)有擴(kuò)大地基接觸面的優(yōu)點(diǎn)，但與獨(dú)立基礎(chǔ)相比，它的造價(jià)通常要高的多，因此只在必要時(shí)才使用。不論哪一種情況，基礎(chǔ)的概念都是把集中荷載分散到地基上，使荷載不超過地基的長(zhǎng)期承載力。因此，分散的程度與地基的承載能力成反比。有時(shí)，柱子可以直接支承在下面的方形基礎(chǔ)上，墻則支承在沿墻長(zhǎng)度方向布置的條形基礎(chǔ)上。當(dāng)建筑物只有幾層高時(shí)，只需要把墻下的條形基礎(chǔ)和柱下的方形基礎(chǔ)結(jié)合使用，就常常足以把荷載傳給地基。這些單獨(dú)基礎(chǔ)可用基礎(chǔ)梁連接起來，以加強(qiáng)基礎(chǔ)抵抗地震的能力。只是在地基非常軟弱，或者建筑物比較高的情況下，才需要采用伐形基礎(chǔ)。多數(shù)建筑物的豎向結(jié)構(gòu)，墻、柱都可以用各自的基礎(chǔ)分別支承在地基上。中等地基條件可以要求增設(shè)拱式或預(yù)應(yīng)力梁式的基礎(chǔ)連接構(gòu)件，這樣可以比獨(dú)立基礎(chǔ)更均勻地分布荷載。

（2）如果地基承載力不足，就可以判定為軟弱地基，就必須采取措施對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理。軟弱地基系指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。在建筑地基的局部范圍內(nèi)有高壓縮性土層時(shí)，應(yīng)按局部軟弱土層考慮。勘察時(shí)，應(yīng)查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質(zhì)情況，根據(jù)擬采用的地基處理方法提供相應(yīng)參數(shù)。沖填土尚應(yīng)了解排水固結(jié)條件。雜填土應(yīng)查明堆積歷史，明確自重下穩(wěn)定性、濕陷性等基本因素。

2案例分析

（1）工程簡(jiǎn)介：本教學(xué)樓為框架結(jié)構(gòu)，首層層高4.2m，二～六層層高均為3.6m；部分為二層，首層為階梯教室，二層為圖書館，層高均為6m。地基大部分為淺埋的硬塑粘土，地基承載力200kPa；教室部分約有1/3的地基為淤質(zhì)粘土，地基承載力僅80kPa；粘土層下為微風(fēng)化灰?guī)r，埋深約6～8m。

（2）基礎(chǔ)選型：根據(jù)巖土勘察資料，硬塑粘土為良好的持力層，而淤質(zhì)粘土承載力低下，不經(jīng)處理無法作為持力層，而灰?guī)r承載力高，可作為良好的樁端持力層。由于六層教室荷載較大，又無法以淤質(zhì)粘土為持力層，故初步選擇以灰?guī)r為樁端持力層，采用人工挖孔灌注樁，以充分利用灰?guī)r的承載力。而階梯教室、圖書館僅兩層，豎向荷載較小，由于是大跨結(jié)構(gòu)，柱腳彎矩較大，故選擇以硬塑粘土為持力層，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，利用獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行抗彎設(shè)計(jì)。兩者層數(shù)不同，荷載不同，持力層不同，基礎(chǔ)型式也不同，在兩者之間設(shè)置了沉降縫，將兩者完全分開。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)處理：在施工樁基時(shí)，由于灰?guī)r堅(jiān)硬，且部分灰?guī)r存在溶洞，采取炸藥爆破作為施工手段。在爆破施工時(shí)，附近的兩層磚砌舊民居出現(xiàn)震動(dòng)、墻體開裂的現(xiàn)象，遭到居民的投訴，不得不暫停施工。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我院對(duì)地基進(jìn)行局部開挖，探明淤質(zhì)粘土是由于硬塑粘土低洼部分遭到水溝漏水長(zhǎng)期浸泡而成，如果進(jìn)行地基處理，還是可以作為持力層的。深層攪拌樁是通過專用的深層攪拌機(jī)械鉆入軟弱地基深部，噴射特定的固化劑同時(shí)將軟弱土層和固化劑攪拌均勻，使軟弱土層硬結(jié)而提高地基土的強(qiáng)度的地基處理工法，工藝成熟，施工簡(jiǎn)便，是一種經(jīng)濟(jì)可行的軟弱地基處理技術(shù)。但根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，地基處理后建筑的沉降相對(duì)較大，為了避免出現(xiàn)不均勻沉降，在硬塑粘土和淤質(zhì)粘土分界線上設(shè)置了沉降縫，基礎(chǔ)型式轉(zhuǎn)而改用柱下十字條形基礎(chǔ)，以增大基礎(chǔ)的整體性，減小不均勻沉降。

（4）地基處理：經(jīng)過計(jì)算，對(duì)淤質(zhì)粘土采用深層攪拌樁進(jìn)行地基處理。深層攪拌樁樁徑d=500，樁長(zhǎng)6000，間距750，按梅花狀布置，面積置換率m=0.35，固化劑采用425標(biāo)號(hào)水泥，摻入量為土重的12%，設(shè)計(jì)地基承載力=180kPa。施工嚴(yán)格按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行施工及驗(yàn)收。深層攪拌樁施工完成90天后由地質(zhì)勘察部門進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明地基承載力和沉降都滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。

本工程已于2004年竣工并投入使用，近期在工程回訪時(shí)未發(fā)現(xiàn)墻體開裂、建筑傾斜等不良現(xiàn)象，沉降縫兩邊無明顯沉降差，沒有出現(xiàn)不均勻沉降，能夠滿足教學(xué)樓的正常使用，說明地基處理是成功的。

（5）結(jié)論:本工程從開工到竣工，歷時(shí)兩年。開始選擇樁基礎(chǔ)型式，是因?yàn)闃痘A(chǔ)承載力高，施工方便快捷，比較經(jīng)濟(jì)。但由于爆破施工引起附近民居開裂，不得不進(jìn)行基礎(chǔ)變更，對(duì)已經(jīng)開挖的樁孔采用砂石回填密實(shí)。在地基處理的同時(shí)，還要考慮到地基處理后的沉降穩(wěn)定性，因而選擇基礎(chǔ)剛度和基礎(chǔ)整體性更好的十字條形基礎(chǔ)。考慮到硬塑粘土和進(jìn)行地基處理后的淤質(zhì)粘土之間的壓縮模量不同，最終沉降量也不同，在兩種地基土的分界線設(shè)置了沉降縫，以避免由于兩邊建筑最終沉降量不同造成建筑出現(xiàn)開裂。從本工程實(shí)例中可以看到，基礎(chǔ)型式要根據(jù)建筑的上部結(jié)構(gòu)型式和柱腳內(nèi)力、地基土的承載力大小和埋深、有無軟弱地基進(jìn)行綜合的比較，才能選出安全可靠、經(jīng)濟(jì)性較好的基礎(chǔ)型式。

3其他建議

（1）基礎(chǔ)選型、埋深、布置是否合理。一般紅粘土層上的淺基礎(chǔ)宜淺埋，充分利用硬殼層，但不得小于0.5m.基礎(chǔ)類別不宜超過2種。注意放在不同持力層、荷載差別大、地基較軟弱、持力層厚薄不均勻等情況的基礎(chǔ)沉降差應(yīng)有控制措施，如設(shè)置沉降縫或調(diào)整基底附加壓力，采用墻下擴(kuò)展基礎(chǔ)、十字交叉基礎(chǔ)、人工挖孔樁等基礎(chǔ)形式。多層砌體結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，地基較軟弱時(shí)應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)圈梁。高層建筑基礎(chǔ)埋深滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002第5.1.3條，人工挖孔樁埋深由有可靠側(cè)向限制的深度計(jì)算至承臺(tái)底，無承臺(tái)的可以算至柱縱向鋼筋的錨固深度。淺基礎(chǔ)基底不在同一深度時(shí)應(yīng)放階，局部軟弱地基應(yīng)處理。抗震設(shè)防區(qū)獨(dú)立基礎(chǔ)和人工挖孔樁應(yīng)設(shè)置雙向拉梁。

（2）地基承載力及變形計(jì)算要規(guī)范。符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》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。承載力應(yīng)根據(jù)《巖土勘察報(bào)告》提供，基底交叉處面積不得重復(fù)計(jì)算。注意地基基礎(chǔ)荷載效應(yīng)的取用，地基承載力計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)組合、地基變形計(jì)算采用準(zhǔn)永久組合、基礎(chǔ)內(nèi)力和強(qiáng)度計(jì)算采用基本組合。注意需要進(jìn)行地基變形計(jì)算的范圍。

（3）地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)和地基的共同作用，必要時(shí)應(yīng)采取有效措施，加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，以增加建筑物對(duì)地基不均勻變形的適應(yīng)能力。對(duì)已選定的地基處理方法，宜按建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，選擇代表性場(chǎng)地進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，并進(jìn)行必要的測(cè)試，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和加固效果，同時(shí)為施工質(zhì)量檢驗(yàn)提供相關(guān)依據(jù)。

（4）常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、夯實(shí)水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等。地基處理后，建筑物的地基變形應(yīng)滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求，并在施工期間進(jìn)行沉降觀測(cè)，必要時(shí)尚應(yīng)在使用期間繼續(xù)觀測(cè)，用以評(píng)價(jià)地基加固效果和作為使用維護(hù)依據(jù)。復(fù)合地基設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結(jié)土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土?xí)r，設(shè)計(jì)要綜合考慮土體的特殊性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)體和施工工藝。復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，或采用增強(qiáng)體的載荷試驗(yàn)結(jié)果和其周邊土的承載力特征值結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。