軟弱地基基礎設計選型分析

譚正清, 夏念恩

黃岡職業技術學院（438002）

地基基礎結構形式有很多種,同一種結構有多種地基基礎設計方案。選擇地基基礎的結構形式時,要考慮多種因素,安全第一位,技術經濟比較是選擇地基基礎結構形式的主要手段。地基基礎選型與上部結構形式、工程地質水文情況、施工技術條件密切相關。一般而言，天然地基上的淺基礎能夠滿足要求時則優先考慮淺基礎,如不能滿足要求，地基處理技術和深基礎要經過綜合技術經濟分析后,選擇合適的地基基礎設計方案。地基基礎選型強調的是，上部結構與地基基礎共同作用，剛柔相濟，抵抗外部荷載，協調內部變形。下面以黃岡職業技術學院C棟學生宿舍樓為例,探討軟弱地基基礎結構形式的設計選型。

1 項目基本情況[1]

1.1 工程概況

黃岡職業技術學院C棟學生宿舍樓共五層，磚混結構，中柱荷重1 500 kN,邊柱荷重1 000 kN，條基線荷載100 kN/m；基礎埋深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）層淤泥質粘土,深灰色、流塑、飽和、高壓縮性，厚度1.2～2.9m，分布區平均厚度 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，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）層強風化砂巖，土質均勻全場分布，最大揭露厚度3.4m，fak=350 kPa,Es=44MPa。勘察期間，測得地下水位埋深0.7～1.0m。

2 上部結構分析

工程案例結構簡單，造價不高,磚混結構的宿舍樓，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就可以滿足結構設計“安全”要求。工程首先考慮選用淺基礎,磚混結構墻體下部采用鋼筋混凝土條形基礎，柱下用鋼筋混凝土獨立基礎。樁基礎造價高，施工復雜，勿需用在磚混結構中，這些都是淺基礎形式。

3 地基基礎選型分析

3.1 地基土工程地質分析

工程有4層土體，第（1）層素填土土質軟弱，強度低，不能作為基礎的持力層；第(2-1)層淤泥質粘土，高壓縮性，地基承載力未達到100 kPa,不能直接作為基礎的持力層；第（2-2）層粘土，高壓縮性，地基承載力剛達到100 kPa，此土層位于地表下3.2～4.8m，若直接作為基礎持力層，基礎埋深就要大于3m，所以不宜直接作為基礎的持力層；第（2-3）層淤泥質粘土，又是軟弱土層，如果直接用第（2-2）層土體作為基礎持力層，需驗算本層軟弱下臥層土體的強度是否足夠；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）層淤泥質粘土，也是壓縮性高，強度低，不應作為持力層；第（2-6）層粘土、第（3）層粉土及第（4）層強風化砂巖作為持力層屬于深基礎范疇，況且，第（2-6）層粘土及第（3）層粉土承載力低，土質軟弱，不宜作為深基礎的持力層，只有第（4）層強風化砂巖適宜作為樁基礎持力層，本工程選擇淺基礎，深基礎造價高，施工技術難度大，不宜采用。

3.2 地基基礎選型分析

根據土質情況分析，天然地基上的淺基礎基本上不能滿足工程需要，應選擇地基基礎共同作用的設計方案。根據勘察設計部門提出的報告，經過計算，提出幾種地基基礎設計方案進行技術經濟比較分析。第一種方案，墻下鋼筋混凝土條形基礎和柱下鋼筋混凝土獨立基礎，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標號水泥，摻入量為土重的12%，設計地基承載力fak=160 kPa，選擇第（2-4）層中粗砂作為下臥層；第二種方案，基礎埋深2.2 m，換填砂墊層3m,采用中粗砂回填夯實,設計地基承載力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預應力管樁，上部基礎梁聯系，樁長23m。

經過計算分析這三種方案滿足 《地基基礎設計規范》[2]及《建筑地基處理技術規范》[3]關于強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 《建筑地基處理技術規范》JCJ79-2002/J220-2002第11.2.4及11.2.9相關規范的要求。

對三種方案進行技術經濟比較分析,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，施工技術簡單；第一種方案在黃岡工程建設中應用廣泛，像黃岡江堤加固都采用此種地基處理技術，但施工有一定難度，工程土質松軟，地下水位高，深層攪拌機械施工困難，需采用相應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。經綜合考慮，選擇第二種方案作為地基基礎設計方案。經過實踐檢驗，此種方案沉降小，實用性強。

4 結語

地基基礎選型要把安全放在第一位,其次考慮經濟和施工技術因素。設計方案既要滿足強度要求又要滿足沉降的要求，二者缺一不可。《地基基礎設計規范》（GB50007-2002）對變形提出更高的要求。總之，能夠用天然地基上的淺基礎就勿需運用深基礎，能夠淺埋的就不需要深埋，淺基礎不能滿足要求，可以考慮復合地基和淺基礎相結合的形式，如果再不能滿足要求，運用深基礎完成項目的設計要求。盡量做到上部結構、基礎和地基共同作用，優先選出對整個結構有利的設計。

[1]黃岡職業技術學院C棟學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計公司,2009,6

[2]GB50007-2002,地基基礎設計規范[S]

[3]JCJ79-2002/J220-2002,建筑地基處理技術規范[S]