地基基礎(chǔ)設(shè)計中常見問題的分析

張 懷 仁

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

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地基基礎(chǔ)設(shè)計中常見問題的分析

張 懷 仁

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

對地基基礎(chǔ)設(shè)計中存在的不合理現(xiàn)象進行了分析，并結(jié)合工程實例，分析了其不合理的原因，提出了相對應(yīng)的解決方案，為今后同類工程提供參考。

地基基礎(chǔ)，復合地基，樁基，極限承載力

建筑物的荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基，地基和基礎(chǔ)是建筑物的根本，關(guān)系著建筑物的安危。合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計不僅要保證建筑物的安全，而且經(jīng)濟上要合理。然而在目前的設(shè)計中，經(jīng)常存在一些不合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計現(xiàn)象，加大了地基基礎(chǔ)工程造價，造成了不必要的浪費，并且延長了建造建筑物的工期。下面從幾個工程實例分析地基基礎(chǔ)設(shè)計中存在的一些問題。

1)設(shè)計人員對場地的工程地質(zhì)條件不認真分析研究，盲目采用勘察報告的建議，導致地基基礎(chǔ)方案選擇不合理。

場地工程地質(zhì)條件是地基基礎(chǔ)設(shè)計的依據(jù)，設(shè)計人員必須對場地地質(zhì)條件進行認真分析研究，結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、基礎(chǔ)埋深及建筑物對變形的要求等進行地基基礎(chǔ)設(shè)計，做到技術(shù)可行、經(jīng)濟合理。

工程實例：某小區(qū)6號樓，擬建建筑物長75 m，寬15 m，地上12層，地下1層，剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，室外整平標高928.20 m，基礎(chǔ)埋深3.3 m，基底標高924.9 m，基底壓力200 kPa。

場地工程地質(zhì)條件：地貌單元為河漫灘，場地地面標高924.34 m～925.27 m，地層分布如下：

①素填土，以粉土為主，含有煤屑，磚屑等雜質(zhì)；稍濕；稍密狀態(tài)。層厚0.7 m～1.2 m，平均1.1 m；層底標高923.42 m～924.25 m。

②粗砂，稍密狀態(tài)，層厚2.3 m～5.7 m，平均4.1 m；層底標高918.00 m～921.47 m，承載力特征值140 kPa。

③粉質(zhì)粘土，可塑狀態(tài)，層厚8.5 m～12.8 m，平均10.1 m，層底標高908.00 m～911.23 m，承載力特征值170 kPa。

④粉質(zhì)粘土，可塑狀態(tài)，層厚6.8 m～13.0 m，平均7.6 m，承載力特征值200 kPa。

⑤砂巖，中等風化狀態(tài)。

地下水位標高921.54 m～922.52 m，為不液化場地。

從擬建建筑物情況和場地工程地質(zhì)條件分析，該場地為填方區(qū)，填方厚度3.0 m～3.9 m，基礎(chǔ)坐落在第①層素填土上，天然地基不能滿足設(shè)計要求，但由于素填土厚度不大，可考慮采用換填厚度1.5 m的級配砂石墊層，砂石墊層承載力達到200 kPa，經(jīng)驗算下臥層承載力滿足要求，地基變形驗算也滿足要求。因此本工程采用換填墊層完全可以滿足要求，且基坑開挖在地下水位之上，無需降水。

然而該工程采取的地基處理方案為勘察報告?zhèn)溥x方案建議的水泥土攪拌樁復合地基，樁徑500 mm，樁距1.0 m，正三角形布樁，樁長14.5 m，水泥采用42.5級精通硅酸鹽水泥，總樁數(shù)1 404根，復合地基檢測采用單樁復合地基載荷試驗，最大加荷440 kPa，p—s曲線呈緩變形，沉降量6.46 mm～8.15 mm，按相對變形確定的承載力特征值大于440 kPa，而基底壓力只有200 kPa，造成了極大的浪費。

2)復合地基或樁基不進行試樁，導致工程樁施工后檢驗達不到設(shè)計要求。

復合地基或樁基承載力不僅與場地的工程地質(zhì)條件有關(guān)，而且與施工機械，施工方法及工藝有很大的關(guān)系，因此工程樁施工之前必須進行試樁，試樁檢驗合格后才可進行工程樁施工。然而有些工程，為了節(jié)省時間，加快工期，直接進行工程樁施工，導致工程樁施工后檢驗達不到設(shè)計要求，然后進行二次處理，不僅延誤了工期，而且造成了浪費。

工程實例：某商業(yè)廣場快捷酒店，地上16層，地下1層，框架結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)。

場地工程地質(zhì)條件：場地位于汾河西岸Ⅰ級階地，地層分布如下：

①雜填土，厚度2.6 m，承載力特征值80 kPa。

②粉質(zhì)粘土，軟塑狀態(tài)，厚度11.0 m，承載力特征值110 kPa。

③粉土，中密狀態(tài)，厚度7.3 m，承載力特征值200 kPa。

④粉質(zhì)粘土，硬～可塑狀態(tài)，厚度13.0 m，承載力特征值220 kPa。

地基處理方案采用CFG樁復合地基，樁端位于第④層粉質(zhì)粘土，樁徑400 mm，有效樁長20.0 m，正三角形布樁，樁間距2.0 m，總樁數(shù)310根，CFG樁樁身混合料強度等級C20。要求復合地基承載力特征值達到290 kPa，單樁豎向承載力特征值達到610 kN。

工程樁施工結(jié)束后28 d，采用單樁豎向靜載荷試驗與單樁復合地基載荷試驗進行了檢測，檢測結(jié)果，單樁豎向承載力特征值達到了610 kN，復合地基承載力特征值為150 kPa～220 kPa，未達到設(shè)計要求。后設(shè)計單位變更設(shè)計，補打水泥土攪拌樁315根，樁徑500 mm，樁長8.0 m，樁間距2.0 m，正三角形布樁，固化劑采用32.5級礦渣硅酸鹽水泥。達到齡期后經(jīng)檢驗復合地基承載力特征值為180 kPa～270 kPa(3組分別為180 kPa，181 kPa，271 kPa),建議采用180 kPa，仍然沒有達到設(shè)計要求。最終只能降低建筑物層數(shù)，改變設(shè)計方案。

3)復合地基或樁基雖然進行了試樁，但方案只有一個，且檢測沒有進行極限承載力檢測，只檢測是否達到了設(shè)計要求，沒有完全實現(xiàn)試樁的目的。

試樁方案是設(shè)計人員根據(jù)勘察報告提供的參數(shù)而制定的方案，由于復合地基或樁基的極限承載力不僅與地質(zhì)條件有關(guān)，而且與施工方法工藝等因素有很大關(guān)系。因此要進行試樁，取得試樁參數(shù)，根據(jù)試樁參數(shù)，合理布置工程樁，因此試樁檢測應(yīng)加載至破壞，確定復合地基或樁基的極限承載力，不是只檢測是否達到了設(shè)計要求。

工程實例：某工程擬建建筑物為地上28層，地下2層，設(shè)計采用CFG樁復合地基，樁徑400 mm，樁間距1.2 m×1.1 m，有效樁長16.0 m，樁端持力層為粗砂，樁身混凝土強度等級C20，要求處理后單樁復合地基承載力特征值達到600 kPa。

該工程進行了試樁，齡期達到后，采用單樁復合地基載荷試驗進行檢測，最大加荷1 200 kPa，p—s曲線呈緩變形，最終沉降量為7.23 mm～10.45 mm，按相對變形確定的單樁復合地基承載力特征值大于1 200 kPa，但由于最大加荷只有1 200 kPa，所以單樁復合地基承載力特征值只能取600 kPa，達到了設(shè)計要求，工程樁布置采用了該方案。如果加荷至破壞狀態(tài)，單樁復合地基承載力特征值可能遠大于600 kPa，這樣就可以擴大樁間距或減小樁長，降低工程造價。

地基基礎(chǔ)的設(shè)計，不僅要求設(shè)計人員知識全面，掌握地質(zhì)知識、結(jié)構(gòu)設(shè)計和檢測方法，而且必須嚴格按照設(shè)計步驟來設(shè)計，這樣才能做到技術(shù)可行，經(jīng)濟合理，確保建筑物的安全。

Analysis on common foundation base design problems

Zhang Huairen

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper analyzes irrational foundation base design phenomenon, discusses its irrational causes by combining with engineering examples, and puts forwards corresponding solving schemes, which has provided some guidance for similar engineering in future.

foundation base, composite foundation, pile foundation, ultimate bearing capacity

2017-04-11

張懷仁(1963- )，男，高級工程師

1009-6825(2017)18-0045-02

TU470

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