粉土地基上高層建筑筏形基礎監測研究

沙　爽　蔣敏敏

（1.河南省工程咨詢中心，河南　鄭州　450000；2.河南工業大學土木建筑學院，河南　鄭州　450001）

粉土地基上高層建筑筏形基礎監測研究

沙爽1蔣敏敏2

（1.河南省工程咨詢中心，河南鄭州450000；2.河南工業大學土木建筑學院，河南鄭州450001）

通過現場測試的方法研究粉土地基上高層建筑筏形基礎的上部結構、筏形基礎與地基相互作用問題，測試高層建筑的沉降、筏板鋼筋應力和基底反力的分布變化規律。結果表明：隨著樓層荷載的增加，基礎沉降相應增加，同一軸線上測點沉降呈拋物線型；基底反力隨著上部結構荷載的增大而增大，荷載較小時基底反力增長較快，建筑結構超過7層后增幅較小；基底反力為中部較小，角部和邊部較大；筏板內鋼筋應力隨上部結構荷載的增加而增加，筏板內上層鋼筋的應力增長較快，下層鋼筋應力增長較慢，最大鋼筋應力為84.63MPa，筏板邊緣鋼筋應力大，而內部鋼筋應力小。

粉土地基；筏形基礎；現場監測

粉土地基上建造高層建筑，通常需要進行地基處理或采用樁基礎形式。筏形基礎不僅可節省樁基施工、檢測費用，而且可以作為地下室使用，高層建筑與筏形基礎相結合，可大大節約基礎工程的造價；可縮短工期，由于筏形基礎施工較方便，可節省樁基礎施工、檢測時間；此外，還具有充分發揮地基承載力，基礎沉降量較小，調節地基的不均勻沉降和良好的抗震能力等優點［1，2］。

本文對鄭州粉土地基上經優化設計后的某剪力墻結構高層建筑進行監測研究，該建筑經優化設計采用筏形基礎。分析粉土地基上高層建筑筏形基礎的上部結構、筏形基礎與地基相互作用問題。

1　監測概況

本工程地基土體為較均勻的粉土地基，經過驗算地基的承載力和變形均滿足要求［3］，本研究將通過對監測結果進行分析和研究，進一步分析驗證粉土地基上高層建筑筏形基礎的應用可行性。研究測試內容包括筏形基礎沉降、基底反力和筏板鋼筋應力。建筑物的變形采用精密水準儀測量，建筑物沉降監測位置如圖1所示，在建筑物上布置沉降觀測點14個。筏板墊層底面上，結構與土接觸處的基底反力（土壓力）采用土壓力計測量，根據對稱原理，在筏形基礎的一半范圍布置53個土壓力計。筏板內縱橫向主要受力鋼筋的應力變化采用鋼筋應力計測量，筏板內布置32個測點，監測筏板頂面、底面的縱向、橫向的鋼筋應力，共128個鋼筋應力計。

圖1　沉降監測位置

2　高層建筑監測結果及分析

2.1沉降監測結果

本研究的沉降測試結果從地上一層開始，基礎及地下一層的荷載不產生附加應力，故不產生沉降。主體結構共11層，基底荷載不斷增大，監測結果至上部結構荷載不變。

圖2　南側縱向軸線測點隨樓層增加沉降變化

圖3　筏形基礎基底反力隨上部結構荷載的變化

圖4　中部縱向軸線基底反力隨上部結構荷載的變化

從最終沉降結果看，整個建筑物沉降較均勻，各測點沉降量介于23.5～27.1mm，沉降量較小。表明在鄭州粉土天然地基上，采用筏形基礎，沉降完全能滿足工程安全和要求。

高層建筑南側縱向軸線測點的沉降量隨著建筑物荷載增大的變化情況如圖2所示。南側縱向軸線的沉降量，在中間部位沉降量較大，兩側沉降量較小，基本上沿著縱向軸線呈對稱特性。筏板基礎的沉降分布形式是由于筏板非完全剛性，筏板邊緣的沉降較小。

2.2地基反力結果

圖3為不同測點基底反力隨樓層增加的變化曲線，其中T48、T53為角部測點，T14、T28為邊部測點，T4、T12 和T36位于筏板內部。從測試結果（見圖3）可見，隨上部結構荷載的增長，基底反力隨之增長，筏形基礎角部的基底反力增長速率較快，而中部的基底反力增長速率最慢；總體上部結構小于8層時增長較快，上部結構大于8層，結構總體剛度較大，筏形基礎和上部結構的“架越作用”明顯，基底反力呈中部小邊緣大的特點。

圖5　縱向鋼筋應力隨上部結構荷載的變化

圖6　縱向鋼筋應力隨上部結構荷載的變化

圖4為筏形基礎縱向軸線的基底，測試結果表明：上部結構低于7層時，隨著上部結構荷載增大，基底壓力增長較快，上部結構高于7層時，基底壓力增長較慢；筏板的邊緣測點T49和T52的基底反力較大，是由于上部結構和基礎整體起到“架越作用”，基底反力向邊緣傳遞。

2.3鋼筋應力結果

筏形基礎中鋼筋應力是由以下兩方面產生的：筏形基礎中混凝土收縮產生的鋼筋應力；上部結構荷載產生的鋼筋應力。縱向鋼筋應力隨上部結構荷載的變化如圖5所示，各測點均隨著上部結構荷載的增大，上部結構荷載不變后，各測點的鋼筋應力仍在增加。筏板內邊部測點的鋼筋應力較中部測點的鋼筋應力更大。

圖6為縱向鋼筋應力隨上部結構荷載的變化，可見隨著樓層增加，縱向頂層鋼筋應力相應增加，且變化較均勻。上部結構低于7層時，應力變化均勻且增長迅速，筏板中心部位應力較大，是由于筏板中心荷載較大，筏板撓曲較大，應力增加，邊部測點鋼筋應力較中部大，應力分布呈“馬鞍形”；上部結構高于7層，鋼筋應力增長緩慢，鋼筋應力的“馬鞍形”分布更明顯，上部結構荷載施加完成后，筏板頂部鋼筋應力最大為71.65MPa的壓應力，筏板縱向底層的鋼筋應力隨著上部結構的增大而增大，上部結構荷載小于7層應力增長較慢，大于7層9應力增長較快。隨著上部結構荷載增長，筏板底層縱向鋼筋應力增長，應力分布不均勻，上部結構荷載施加完成后，筏板底層鋼筋應力最大為40.77MPa的壓應力。筏板頂層及底層的鋼筋應力均隨上部結構荷載增長而增長，筏板頂層鋼筋應力的增長大于底層，上部結構荷載施加完成后，筏板內的鋼筋應力均為壓應力。

3　結語

為了研究優化設計后的上部結構、筏形基礎與地基相互作用規律，針對鄭州粉土天然地基上高層建筑的沉降、筏板鋼筋應力和基底反力的分布變化規律進行了測試和分析研究，主要得到以下結論：隨著上部結構荷載的增加，筏形基礎沉降增長；縱向軸線上各點的沉降呈拋物線形；隨著上部結構荷載的增加，基底反力也相應增長，上部結構小于7層增長較快，隨后增幅較慢；基礎中縱向軸線和橫向軸線的基底反力表現為內部較小，邊部和角部較大；上部結構荷載增加，筏形基礎鋼筋應力相應增加，基礎頂層的鋼筋應力增長快，底層的鋼筋應力增長較慢；筏板鋼筋應力的最大值為84.63MPa，在彈性范圍內；鋼筋應力呈內部小和邊部大的特點。

［1］齊良鋒，張保印，簡浩.某高層建筑樁筏基礎樁間土反力原位測試研究［J］.巖土力學，2004（5）：827-831.

［2］李俊才，紀廣強，宋桂華.高層建筑疏樁筏板基礎現場實測與分析［J］.巖土力學，2009（4）：1018-1022.

［3］巢斯，趙錫宏，張保良.超高層建筑樁筏基礎的樁頂反力計算研究［J］.巖土力學，2011（4）：1138-1142.

Monitoring Study of Raft Foundation of Tall Building on Silt Foundation

Sha Shuang1Jiang Minmin2
（1.Henan Engineering Consulting Center，Zhengzhou Henan 450000；2.School of Civil Engineering and Architecture，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Through the monitoring method，interation of up structure，raft and silt foundation were studied.Settlement of structure，steel stress in raft and base reaction were monitored.The results showed that:settlement of structure increased with the increase of structure load，settlement present parabolic curve on one line；Base reaction increased with the increase of structure load，and increased fast on first several story，reaction stress showed large value on corner and edge，showed small value in inside；Steel stress increased with the increase of load，steel stress on top of raft increased fast，and had a small value inside，and a large value on edge，maximum value was 84.63MPa.

silt foundation；raft foundation；in situ monitoring

TU470

A

1003-5168（2016）07-0098-03

2016-06-05

沙爽（1979-），女，碩士，工程師，研究方向：土木工程。