某建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計探討

曹 若 淵

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

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某建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計探討

曹 若 淵

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

闡述了補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計理論，結(jié)合某建筑物的工程地質(zhì)條件及基礎(chǔ)布置方案，探討了應(yīng)用該理論進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的注意事項，有利于保證建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，提高基礎(chǔ)的設(shè)計水平。

建筑物，地基設(shè)計，補(bǔ)償性基礎(chǔ)，沉降變形

1 工程概況

本工程為地下2層、地上6層的框架結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)持力層為細(xì)砂層，地基承載力為130 kPa，獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)已不能滿足地基承載力要求，如采用常規(guī)筏片基礎(chǔ)理念進(jìn)行設(shè)計，由于本工程兩側(cè)均有緊鄰建筑，且該建筑均為2層地下室，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)加防水板，故沒有地基承載力埋深修正的條件，本工程基礎(chǔ)底反力最大值為162 kPa，大于1.2×130=156 kPa。因此本工程采用了補(bǔ)償性基礎(chǔ)的設(shè)計理念，滿足了建筑物對地基的沉降要求。

2 工程地質(zhì)情況

本工程場地由上至下可分為四大層，分述如下：

①雜填土：稍濕，松散。主要為建筑垃圾及部分生活垃圾，平均層厚2.05 m。

②粉土：稍濕～濕，松散，屬高壓縮性土，平均厚度4.45 m。

③細(xì)砂：濕，松散，平均厚度3.45 m，本層為持力層，承載力特征值130 kPa。

④粉質(zhì)粘土：可塑狀態(tài)，飽和，屬中～高壓縮性土。平均層厚4.22 m,承載力特征值130 kPa。地下水位位于-9 m處。

3 建筑物基礎(chǔ)平面

建筑物基礎(chǔ)平面見圖1。

4 地基設(shè)計

當(dāng)Pk>Pc時為欠補(bǔ)償，Pk=Pc時為等補(bǔ)償，Pk

實際工程中，基坑較深時，因為取土較厚，地基土的自重壓力卸載往往引起地基的回彈變形，該變形較難測定和計算,從工程經(jīng)驗以及部分工程資料上了解，回彈量約為公式計算變形量10%～30%,因此建筑的實際沉降觀測結(jié)果是不考慮回彈再壓縮時的沉降計算值的1.1倍～1.3倍左右。因此采用補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計理念時，應(yīng)考慮地基回彈再壓縮的情況或者采取措施控制地基回彈量，或者對開挖移去的土的重量進(jìn)行折減。

對框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范5.3.4條，地基變形允許值應(yīng)由相鄰柱基沉降差控制。按照補(bǔ)償性設(shè)計理念及考慮回彈再壓縮的地基情況，本工程采用700 mm厚平板式筏板基礎(chǔ)，局部采用剛性上柱墩解決柱沖切問題，基底標(biāo)高為-8.1，基底持力層為第④層粉質(zhì)粘土層，承載力特征值為130 kPa。附加應(yīng)力P0=Pk-0.85Pc=162-0.85×(8.1-0.3)×18=43 kPa，其中，0.85為考慮地基回彈，對開挖移去的土進(jìn)行了折減。通過計算，沉降能滿足規(guī)范要求。

5 基礎(chǔ)設(shè)計

工程基礎(chǔ)設(shè)計包括地基計算和基礎(chǔ)計算兩部分。采用補(bǔ)償性設(shè)計理念進(jìn)行工程基礎(chǔ)設(shè)計，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，地基沉降得到了很好的解決，但是基礎(chǔ)筏板應(yīng)該如何計算，根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范以及相關(guān)規(guī)范規(guī)程，基礎(chǔ)筏板是采用地基彈性理論進(jìn)行計算，即地基沉降越大，地基反力越大，并因此而引申出基床反力系數(shù)K這個參數(shù)。在考慮地基回彈的情況下，K的取值如下所示。

本工程基礎(chǔ)形式為平板式筏板基礎(chǔ)，采用中國建筑科學(xué)研究院編制的JCCAD v2.2獨基、條基、鋼筋混凝土地基梁、樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)設(shè)計軟件進(jìn)行計算。基床反力系數(shù)K值的物理意義：單位面積地表面上引起單位下沉所需施加的力。在地基彈性理論中，基床反力系數(shù)K是基礎(chǔ)設(shè)計中非常重要的一個參數(shù)，因為它的大小直接影響到地基反力的大小和基礎(chǔ)內(nèi)力，地基沉降越大，地基反力越大。JCCAD軟件中，K值的計算公式為：板底土反力基床系數(shù)建議(kN/m3)=總面荷載值(準(zhǔn)永久值)/平均沉降S(m)。地基沉降值S=S1+S2，其中，S1為地基附加壓力P0引起的沉降值；S2為地基回彈再壓縮沉降值。根據(jù)前文所述：從經(jīng)驗上回彈量約為公式計算變形量10%～30%,因此當(dāng)欠補(bǔ)償時，建筑的實際沉降值是地基附加壓力P0引起的沉降值S1的1.1倍～1.3倍左右。當(dāng)超補(bǔ)償時，基礎(chǔ)埋深比較大，基礎(chǔ)開挖的土體重量大于結(jié)構(gòu)本身重量，地基附加壓力P0為0或負(fù)值，S1為0，地基土產(chǎn)生回彈，應(yīng)考慮回彈再壓縮，取計算變形量10%～30%，用結(jié)構(gòu)總面荷載值(準(zhǔn)永久值)/回彈再壓縮沉降值(mm)得到基床反力系數(shù)K值。

6 結(jié)語

在建筑工程投資當(dāng)中，地基與基礎(chǔ)占有很大的比重，在確保安全可靠的前提下，科學(xué)、合理的設(shè)計能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計給地基與基礎(chǔ)設(shè)計提供了一條很好的思路。本文探討了補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計從理論以及具體設(shè)計過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)注意的問題，希望能給建筑結(jié)構(gòu)同仁帶來一點幫助。

[1] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 彭定新.某建筑補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計[J].工程力學(xué)，2001(sup):109-113.

Exploration on the architectural foundation design

Cao Ruoyuan

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper describes the design concept of compensatory foundation. Combining with the architectural engineering geology conditions and foundation distribution scheme, it explores matters needing attention in foundation design, which will be good for guaranteeing the building stability and improving the foundation design level.

building, foundation design, compensatory foundation, settlement deformation

1009-6825(2016)24-0070-02

2016-06-17

曹若淵(1981- )，男，工程師

TU473

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