淺談筏板基礎在某工程中的應用

閻衛超 周 巖

0 引言

多高層建筑結構的基礎在建筑工程中的地位是非常重要的,它直接關系到建筑工程的安全、投資和施工進度,也是衡量工程設計合理與否的重要部分。筏板基礎具有剛度大、整體性強、抗震能力好等優點,不僅能充分發揮地基承載力,減小基礎沉降量,調整地基不均勻沉降,而且可以滿足地下大空間(如地下停車場、地下倉庫、地下商場等)的要求[1]。因此,筏板基礎作為建筑結構首選的基礎方案,應用越來越廣泛。

1 工程概況

本工程位于內蒙古自治區鄂爾多斯市,總建筑面積27.9萬m2,其中地上建筑面積20.6萬m2,由16棟多高層住宅、商業用房及相關配套服務設施(幼兒園等)組成;帶有底商的住宅樓選用底部框支剪力墻結構,一般住宅樓選用剪力墻結構,幼兒園選用框架結構;地下部分建筑面積7.3萬m2,為大底盤連通車庫(框架結構)。抗震設防烈度7度(0.10g),設計地震分組第三組,場地類別Ⅱ類;場地標準凍深1.5m。

2 工程地質情況

本工程場地區域屬鄂爾多斯高原,無任何的控制性斷裂及新構造運動存在,地形較陡,整個場地西南高東北低,場地內未經平整。根據地質資料介紹,本場地鉆探深度范圍內各層土的分布及巖性如表1所示。

表1 地層巖性表

故選定為基礎持力層的④粉質黏土層,分布廣泛,頂層起伏一般較小,地層厚度大,變化小,強度高,變形量低,平面及垂向均一性較好,屬于較均勻地基。

場地在勘探深度內局部見有地下水,屬上層滯水,地下水對混凝土沒有腐蝕,水位標高1416.77 m～1421.69 m(基礎底板標高約為1422.40m),抗浮設計水位取1423.00m,與基礎板面基本持平,故基礎設計時僅對結構構件進行防水設計。勘察報告認為本場地巖土種類較多,均勻性較好,性質變化比較小,又無特殊性巖土,無軟弱土層,場地和地基穩定,適宜進行本工程的建設。

3 基礎結構方案的選擇

3.1 基礎結構形式的選擇

根據工程地質勘探報告,本工程中①耕土和②素填土結構松軟,未經處理不能作為建筑物的天然地基。③細砂地基承載力較低,本工程1號～4號樓及之間的車庫選定④粉質黏土層或⑤粗礫砂層作為基礎持力層,地基承載力特征值 fak=240kPa,且壓縮系數較 a0.1～0.2小,同時地下水位較低,故選定基礎形式如下:

1)1號～4號樓(包含底部框支剪力墻結構體系)采用筏板基礎。2)1號～4號樓之間地下車庫及附屬服務設施(有地下室)采用獨立柱基+防水板。3號,4號樓以北約8m,地下車庫根據建筑專業要求,其基礎底標高即高于所選定的持力層(最大高度為7 m左右),綜合考慮結構安全、工程造價與施工難易程度后確定采用清除耕土層及部分素填土層后,柱下采用CFG樁地基處理方案,要求處理后地基承載力特征值級配砂石換填的地基處理方案,要求處理后地基承載力設計值滿足結構設計要求。5號～14號樓根據建筑專業要求基礎底標高位于選定的持力層之上2.0m～7.0m,綜合考慮結構安全、工程造價與施工難易程度后確定采用以下地基處理方案:于各住宅樓范圍內采用CFG樁進行地基處理,要求處理后各住宅樓最大沉降和中點沉降滿足結構設計要求。3)幼兒園的附屬服務設施(無地下室)采用獨立柱基。

3.2 筏板基礎的結構設計

筏板基礎的主要結構形式有平板式筏基和肋梁式筏基,包括等厚度或變度底板和縱橫向肋梁。一般情況下宜將基礎肋梁置于底板上面,如果地基不均勻或有使用要求時,可將肋梁置于板下,框架柱位于肋梁交點處[2]。筏板基礎的厚度由抗沖切和抗剪強度確定,同時要滿足抗滲要求,局部柱距及柱荷載較大時,可在柱下板底加墩或設置暗梁且配置抗沖切箍筋,來增加板的局部抗剪切能力,避免因少數柱而將整個筏板加厚。除強度驗算控制外,還要求筏板基礎有較強的整體剛度。一般經驗是筏板的厚度按地面上樓層數估算,每層約需板厚50mm～80mm[3]。

本工程中基礎采用等厚度無肋梁筏板基礎,計算采用JCCAD程序,對于主樓基礎按倒樓蓋模型,不考慮上部結構影響。地基基床系數按中等密實黏土取值10000kN/m3～20000kN/m3。根據GB 50007-2002建筑地基基礎設計規范第3.0.2條規定,本工程應計算主樓沉降和主裙差異沉降。本工程主裙間設置沉降后澆帶,基礎底板配筋時按后澆帶能消除主裙差異沉降的50%控制。

本工程地下水位較低,與基礎頂面標高相當,因此1號～4號樓之間地下車庫基礎采用獨立柱基+防水板,構件設計時應考慮地下水的影響,進行防水設計。對于1號～4號住宅樓則采用筏板基礎,筏板厚度取500mm～800mm(根據各樓高度計算確定);對于底部框支的住宅樓,則柱下筏板厚度按沖切要求確定。其余各樓因基礎底標高位于持力層以上,甚至高于自然地面,故僅進行防水設計。

4 結語

實踐表明,當上部荷載較大,地基土質軟弱又不均勻,以致柱下獨立基礎或條形基礎均不能滿足地基承載力的要求時,可采用筏板基礎,用以擴大基底面積,加強基礎整體剛度,避免建筑物局部發生不均勻沉降。因此,高層建筑基礎的選型應該因地制宜,除基礎應滿足現行規范允許的沉降量和沉降差的限值外,整體結構應符合規范對強度、剛度和延性的要求,選擇適合的基礎形式,而安全可靠、經濟合理才是基礎選型的標準。

[1]黃 柯,袁桂波.筏板基礎設計與計算方法的討論與研究[J].山西建筑,2008,34(35):134-135.

[2]石廣輝.淺談筏板基礎設計[J].林業科技情報,2007(3):59-61.

[3]丁少潤,程少彬.淺談高層建筑筏板基礎的設計[J].安徽建筑,2006(4):116-120.