巖石山坡地區基礎工程設計

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,上部結構采用異型柱框架—剪力墻結構。擬建場地地形總體西南部高,東部逐漸變低,北側為陡坎,總體標高介于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,場地地震設防烈度為6度,設計地震基本加速度為0.05g,設計地震分組為第三組。根據甲方提供的勘察報告,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分布差異較大,除8號、9號樓外,其余樓座基礎持力層均不位于同一土層,基底一部分已經位于第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。基礎持力層存在很大差異,故在本工程設計中解決基礎選型問題至關重要,經過認真的分析比較采用了部分獨立基礎加部分樁基的基礎設計方案。樁基礎采用大直徑人工挖孔灌注樁。

表1 場地土層情況

2 基礎設計介紹

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

柱下獨立基礎,采用PKPM系列JCCAD軟件進行設計;對于附加短柱的獨立基礎,設計中參考構造手冊中工業廠房高杯口基礎的要求進行設計,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算長度。短柱按照構造配筋,基底面積按照短柱基礎的實際埋深分別進行地基承載力修正后進行計算。短柱基礎構造見圖1。

樁基礎分別采用800 mm,1 000 mm,1 200 mm三種大直徑人工挖孔灌注樁基礎,樁長根據現場確定,實際樁長3 m～20 m不等,要求樁進入巖層不小于0.5 m。混凝土強度等級為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。對樁進行擴底,擴底尺寸為:直徑800 mm的樁擴為1 600 mm;直徑1 000 mm的樁擴為1 800 mm;直徑1 200 mm的樁擴為2 000 mm。擴底構造如圖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。所有工程樁均進行了低應變檢測,按照規范要求進行了單樁靜載試驗。靜載試驗表明樁基滿足設計要求及規范規定。

3 樁基礎穩定性問題

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則加大與此樁相連的基礎梁截面及配筋,加強基礎的整體性,來保證陡峻部位樁的穩定性,如圖3所示。

4 基底空洞的處理

根據物探報告、巖土工程勘察報告,場地范圍內存在空洞,由于本工程采用一柱一樁的樁基礎,如果樁底出現空洞沒有及時發現有可能帶來嚴重后果,所以在每個樁孔開挖后都對樁底進行了鉆探,鉆探范圍為樁端以下5 m～7 m。發現空洞處全部進行了注漿處理。

5 結語

本工程由于場地條件復雜,場地高差較大,巖層分布陡峭,所以給基礎的設計帶來很大的難度,經過分析比較,最終采用了獨立基礎加樁基礎的基礎設計方案,本基礎設計方案于2008年5月5日通過了專家論證會的論證,專家一致認為此方案設計安全、合理。目前本工程的11棟樓已全部封頂,經沉降觀測,變形很小,沉降穩定,滿足國家規范要求。

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

[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規范[S].

[2]JGJ 94-94,建筑樁基設計規范[S].

[3]劉惠珊.地基基礎工程283問[M].北京:中國計劃出版社,2002.

[4]馬 捷,鐘演材,李文雄.嵌H型鋼樁在基礎工程中的設計與應用[J].山西建筑,2008,34(27):125-126.