坡地不均勻地基上的基礎設計

韓峰

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在我國多山的西部地區，隨著城市建設的迅速發展，城市人口的逐年增長，大量建筑不得不建造在一些地質條件復雜的坡地上。坡地上的地貌、地形、工程地質及水文條件往往很復雜。在這種地形上建造高層建筑，使其基礎設計具有一定的特殊性，這就要求結構工程師對其進行合理的設計，選取合理的基礎形式來減少坡地對建筑物的影響。本文通過參閱文獻并依據國家、省及行業規范要求，結合不均勻地基條件，進行兩種基礎方案比較，最終確定了一種經濟可行的基礎形式。

1 工程概況及水文地質條件

1.1 工程概況

本工程位于蘭州市城關區大砂坪某坡地，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，采用全現澆剪力墻結構。建筑結構安全等級為二級，抗震設防類別為丙類，場地類別為Ⅱ類，設計地震分組為第三組。

1.2 水文地質條件

擬建場地位于山前溝谷坡麓填挖改造區，原始地面起伏較大，經大面積挖填整平，現場地基本平整。場地未見地下水和飽和粉土，可不考慮場地土液化影響。場地內地基土主要為：1 雜填土，該層連續分布，雜色、黃褐色，成分較復雜；2 黃土狀粉土，該層分布不連續，土質不均勻，夾有細砂薄層，干強度低，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，粒徑不均勻，含有少量的碎石顆粒；4 強風化片麻巖，青灰色，礦物主要成分為長石、石英、云母為主，鈣質膠結，巖芯呈碎屑狀，顆粒主要呈棱角，塊狀結構；5 中風化片麻巖，主要成分為長石、石英、云母為主，鈣質膠結，塊狀結構，風化裂隙不發育，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，本場地東西兩側可作為持力層的強風化片麻巖埋深不同，兩側埋深相差大約6-7m。本工程基底標高對應的高程（黃海高程系）為1606.25m。因此持力層埋深淺的一側可采用淺地基，采用筏板基礎，筏板基礎直接作用在強風化片麻巖上及換填層上；而持力層埋深較深的一側則需要采用深地基，采用樁（鉆孔灌注樁）+筏板基礎，樁端穿透黃土層，作用在強分化片麻巖上。因為建筑東西兩側基礎形式不同，通過沉降計算（分層總和法）存在沉降差異，會進一步導致傾斜，所以需要在基礎形式的分界線處設置后澆帶。基礎平面布置圖見圖2。

2.2 方案2

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

圖2 基礎平面布置圖（方案1）

圖3 基礎平面布置圖（方案2）

2.3 方案比選

從經濟性的角度來看，方案1 中部分采用淺基礎，相比方案中全部采用樁+筏板基礎較為經濟。方案1 的基礎造價較低。

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

從地基變形的角度來看，因為方案2 采用了同一種基礎形式，基礎整體性好，地基變形小；而方案1 中采用兩種的不同基礎形式，整體性較差，可能會造成建筑物的不均勻沉降，地基產生較大的變形。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構的安全性，地基變形的控制在方案選擇中應占較大的比重，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，提高了基礎的抗滑移性能。經過綜合考慮造價、施工、地基變形、滑移等因素，最終采用方案2 作為本工程基礎的設計方案。

3 坡地地基基礎設計中相關的構造措施

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

2）樁身在軟硬變化較大土層分解附近應加密箍筋。

3）樁底進入持力層的深度，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。樁端應進入潛在滑裂面以下穩定巖土層內的深度應能保證樁基的穩定。

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樁的抗剪強度[3]。

5）控制相鄰樁底高差小于1.5m，防止滑移。

4 結語

1）在坡地建筑地基基礎的設計中首要考慮地基變形及地基滑移，并綜合考慮各種因素，對比各方案進行經濟合理的基礎設計。

2）坡地建筑中的工程樁可以兼作基礎抗滑樁，樁端應進入潛在滑裂面以下，對基礎抗滑移起到增強作用，減少坡地對建筑結構的不利影響。