某地庫工程地基基礎設計方案分析與經濟比較

郭 可

(太原市建筑設計研究院，山西太原 030002)

1 工程概況

某單層地庫工程，柱網8.2 m ×8.2 m，地庫層高3.8 m，采用框架結構，無梁樓蓋。柱截面600 mm×700 mm，頂板板厚450 mm。上覆2.5 m覆土，設計中考慮消防車荷載。上部結構傳至基礎頂面的荷載如表1所示。

表1 上部結構傳至基礎頂面的荷載 kN/m2

現擬對地基基礎采用三種不同方案進行分析并做出經濟性比較，從中選優，最終確定基礎設計方式。

2 地質情況

本工程基礎頂面標高－6.560 m，絕對高程772.89 m。場地土頂面現狀標高776.90 m，抗浮設計水位771.48 m，無需考慮水浮力對基礎設計的影響。根據地質勘查報告的揭示，本工程基礎落于第一層粉土層，承載力特征值為110 kPa，地基土分層及主要物理力學指標如表2所示。

表2 地基土分層及主要物理力學指標

3 地基基礎三種設計方案分析

現根據結構受力情況及場地土的物理力學指標，擬對本工程采用三種地基基礎設計方案進行計算分析。計算的原則為:受力相同，取各方案中最為經濟的計算結果。

1)方案一:由于首層持力層較為均勻，承載力特征值為110 kPa，采用平板式筏板基礎形式，考慮板厚500 mm，算得基底反力標準值為90.84 kN/m2，再加之地基土承載深度修正，能夠滿足承載力要求。筏板計算采用倒樓蓋無梁樓蓋經驗公式法計算。計算結果見圖1及表3。2)方案二:由于持力層承載力特征值較小，擬采用CFG樁進行場地土地基處理，基礎采用獨立基礎形式。根據上部結構傳下來的荷載以及基礎本身的自重，測算要求處理后復合地基承載力特征值為370 kPa。計算結果見圖2及表3。3)方案三:由于上部結構倒荷較大，擬采用預應力靜壓管樁—承臺基礎設計。測算要求管樁單樁豎向承載力特征值達到630 kN。計算結果見圖3及表3。

圖1 筏板配筋圖

圖2 CFG地基處理，獨立基礎方案

圖3 預應力管樁—承臺基礎方案

表3 三種基礎設計方案計算結果

4 三種地基基礎設計方案的經濟性比較

CFG樁具有施工方便高效、樁身質量可靠、檢測直觀等優點，但施工中容易造成已施工的樁產生縮頸和斷樁現象，而且存在嚴重振動和噪聲污染。靜壓管樁施工中無噪聲，無振動，由于工廠加工，樁身質量可靠，施工速度快，場地整潔，但在實際工程中有能否穿透硬夾層的心理擔憂。另外由于驗樁時間的要求，CFG樁工期要比靜壓管樁多10 d～20 d左右。對于工期要求比較緊的工程，靜壓管樁適用性更高。在硬夾層較厚的場地中，CFG樁更為可靠。

與其他兩種地基基礎設計方案相比，利用天然地基持力的筏板基礎方案，施工中省去了打樁和檢驗的時間，從而大大的縮短了工期，給甲方帶來可觀的經濟效益。

除了施工質量、成樁的可靠性以及施工工期外，工程造價是甲方及設計選定基礎方案的關鍵。根據計算分析得到的結果，將本工程三種方案工程造價列如表4所示。從表4中結果可以看到，基于天然地基持力的筏板基礎設計方案造價最為經濟，CFG樁方案造價略高于方案一，基本持平，而采用預應力靜壓管樁的方案三造價則大大高于其他兩種地基基礎設計方案。顯然，方案一在本工程地基基礎設計中有較大的綜合優勢。

表4 三種基礎設計方案經濟性比較

5 結語

本地庫工程通過計算分析，提出了三種不同的地基基礎設計方案，并且通過對這三種方案進行綜合比較，得到了以下幾點結論:

1)從施工工期來講，采用天然地基作為持力層，筏板基礎方案省去了打樁和驗樁的過程，工期最短，而CFG樁方案工期最長。

2)從經濟造價來講，筏板基礎方案與CFG樁方案造價相當，較管樁方案經濟許多。

3)以往的工程經驗，特別是小高層建筑的地基基礎設計中，預應力靜壓管樁往往表現出較好的經濟效益。然而在本地庫工程中卻不然。筆者認為，本工程場地土未能提供較為理想的樁側和樁端阻力導致樁身過長，而盡管如此，按經驗公式倒算的單樁豎向承載力特征值也遠小于樁身本身能夠承受的豎向承載力極限，預應力靜壓管樁無法得到充分發揮，直接反映為較差的經濟效益。

4)綜合而言，基于天然地基持力的筏板基礎設計方案，其綜合造價、施工工期均具有明顯的優勢，本工程建議采用此方案進行設計。

［1］GB 50007-2001，建筑地基基礎設計規范［S］.

［2］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［3］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

［4］成 杰，常明波.復合基礎設計探討［J］.山西建筑，2011，37(30):75-76.