巖石山坡地區(qū)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)

郝利君

1 工程概況

本工程位于山西省陽城縣縣城,為8層～12層住宅樓,上部結(jié)構(gòu)采用異型柱框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。擬建場地地形總體西南部高,東部逐漸變低,北側(cè)為陡坎,總體標(biāo)高介于631.97 m～616.60 m,高差約15.37 m。場地土類型為巖石～中硬土,建筑場地類別為1類～2類,場地地震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)地震基本加速度為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第三組。根據(jù)甲方提供的勘察報(bào)告,場地土層情況如表1所示。由于場地高差較大,土層分布不均,各層土厚度在場地內(nèi)分布差異較大,除8號、9號樓外,其余樓座基礎(chǔ)持力層均不位于同一土層,基底一部分已經(jīng)位于第⑤層石英砂巖層,而另一部分距離砂巖層仍有十幾米到二十米的高度。基礎(chǔ)持力層存在很大差異,故在本工程設(shè)計(jì)中解決基礎(chǔ)選型問題至關(guān)重要,經(jīng)過認(rèn)真的分析比較采用了部分獨(dú)立基礎(chǔ)加部分樁基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。樁基礎(chǔ)采用大直徑人工挖孔灌注樁。

表1 場地土層情況

2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)介紹

經(jīng)過多種方案比較,最終選擇了如下的混合基礎(chǔ)形式的基礎(chǔ)方案:1)基礎(chǔ)持力層為石英砂巖層的部分采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)(剪力墻下為帶梁條基或者筏板)。2)基礎(chǔ)底標(biāo)高距離石英砂巖層小于3 m時采用附加短柱的獨(dú)立基礎(chǔ)。3)基礎(chǔ)底標(biāo)高距離石英砂巖層大于3 m時采用人工挖孔樁基礎(chǔ)。7號樓①軸～⑩軸為柱下獨(dú)立基礎(chǔ),?軸～ ?軸為附加短柱的獨(dú)立基礎(chǔ),?軸～ 27軸為樁基礎(chǔ)。

柱下獨(dú)立基礎(chǔ),采用PKPM系列JCCAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì);對于附加短柱的獨(dú)立基礎(chǔ),設(shè)計(jì)中參考構(gòu)造手冊中工業(yè)廠房高杯口基礎(chǔ)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),上部框架柱邊距離短柱柱邊不小于250 mm,通過附加短柱比上部框架柱有較大的截面慣性矩來保證框架柱在短柱頂部的嵌固,以此保證不增加框架柱的計(jì)算長度。短柱按照構(gòu)造配筋,基底面積按照短柱基礎(chǔ)的實(shí)際埋深分別進(jìn)行地基承載力修正后進(jìn)行計(jì)算。短柱基礎(chǔ)構(gòu)造見圖1。

樁基礎(chǔ)分別采用800 mm,1 000 mm,1 200 mm三種大直徑人工挖孔灌注樁基礎(chǔ),樁長根據(jù)現(xiàn)場確定,實(shí)際樁長3 m～20 m不等,要求樁進(jìn)入巖層不小于0.5 m。混凝土強(qiáng)度等級為C30,縱向鋼筋采用二級鋼直徑14,螺旋箍圓8間距200,樁體通長配筋。對樁進(jìn)行擴(kuò)底,擴(kuò)底尺寸為:直徑800 mm的樁擴(kuò)為1 600 mm;直徑1 000 mm的樁擴(kuò)為1 800 mm;直徑1 200 mm的樁擴(kuò)為2 000 mm。擴(kuò)底構(gòu)造如圖2所示。

單樁極限承載力特征值:直徑800 mm為3 400 kN,直徑1 000 mm為 5 000 kN,直徑 1 200 mm為6 000 kN。所有工程樁均進(jìn)行了低應(yīng)變檢測,按照規(guī)范要求進(jìn)行了單樁靜載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)表明樁基滿足設(shè)計(jì)要求及規(guī)范規(guī)定。

3 樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性問題

由于本場地為坡地,土層、巖層均為傾斜分布,部分樁位于巖層的陡峻部位須考慮其穩(wěn)定問題,采取了如下措施:1)如果此樁的上坡方向有距離比較近的樁,且這根樁位于比較平緩的巖層,則將此樁與上坡方向的樁承臺連為整體。2)如果上坡方向樁離此樁較遠(yuǎn)則加大與此樁相連的基礎(chǔ)梁截面及配筋,加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性,來保證陡峻部位樁的穩(wěn)定性,如圖3所示。

4 基底空洞的處理

根據(jù)物探報(bào)告、巖土工程勘察報(bào)告,場地范圍內(nèi)存在空洞,由于本工程采用一柱一樁的樁基礎(chǔ),如果樁底出現(xiàn)空洞沒有及時發(fā)現(xiàn)有可能帶來嚴(yán)重后果,所以在每個樁孔開挖后都對樁底進(jìn)行了鉆探,鉆探范圍為樁端以下5 m～7 m。發(fā)現(xiàn)空洞處全部進(jìn)行了注漿處理。

5 結(jié)語

本工程由于場地條件復(fù)雜,場地高差較大,巖層分布陡峭,所以給基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)帶來很大的難度,經(jīng)過分析比較,最終采用了獨(dú)立基礎(chǔ)加樁基礎(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,本基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案于2008年5月5日通過了專家論證會的論證,專家一致認(rèn)為此方案設(shè)計(jì)安全、合理。目前本工程的11棟樓已全部封頂,經(jīng)沉降觀測,變形很小,沉降穩(wěn)定,滿足國家規(guī)范要求。

在巖石坡地進(jìn)行基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)須注意以下事項(xiàng):1)建筑場地必須是穩(wěn)定的,不得將基礎(chǔ)支撐于邊坡潛在的滑動體上。2)樁基必須支承于穩(wěn)定巖層以下足夠深度,來保證樁基的穩(wěn)定性。3)樁端巖層為斜面時,應(yīng)對此樁基承臺與其他較穩(wěn)定基礎(chǔ)采取有效拉結(jié)措施。4)樁基成孔過程不應(yīng)產(chǎn)生擠土效應(yīng),應(yīng)采用人工挖孔樁等成孔方式。

[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ 94-94,建筑樁基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]劉惠珊.地基基礎(chǔ)工程283問[M].北京:中國計(jì)劃出版社,2002.

[4]馬 捷,鐘演材,李文雄.嵌H型鋼樁在基礎(chǔ)工程中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(27):125-126.