采用多種基礎形式基礎底板的變形分析

彭 琨 陳泓達

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

采用多種基礎形式基礎底板的變形分析

彭 琨 陳泓達

(中國核電工程有限公司，北京 100840)

對某一采用不同形式基礎的建筑物進行了基礎變形計算和分析，通過理論公式和分析軟件，分別對比了樁筏基礎和筏板基礎的沉降差異，驗證了在基巖面起伏劇烈的巖石地基上同一建筑物采用多種基礎形式的可行性。

變形計算，樁筏基礎，筏形基礎，巖石地基

0 引言

地基在荷載或其他因素的作用下，要發生變形(均勻沉降或不均勻沉降)，變形過大可能危害到建筑物結構的安全，或影響建筑物的正常使用。為防止建筑物因地基變形不均勻或沉降過大造成建筑物的開裂與損壞，保證建筑物正常使用，必須對地基的變形特別是不均勻沉降加以控制。《建筑地基基礎設計規范》[1]規定地基基礎設計等級為甲級、乙級的建筑物，均應按地基變形設計。為了保證建筑物的地基變形滿足規范要求，通常情況同一建筑宜采用同一基礎類型，以保證沉降的均勻性。但《建筑地基基礎設計規范》[1]6.5.1條中指出：“當巖石地基基巖面起伏較大，且都使用巖石地基時，同一建筑物可以使用多種基礎形式”。本文將依據工程實例探討巖石地基條件下采用多種基礎形式基礎底板的變形計算方法。

1 工程案例

1.1 上部結構

深圳市金鵬源輻照技術有限公司光明分公司γ輻照中心二期項目是以輻射醫療用品、藥品，加工食品，熱塑性材料改性等為主，并可研究開發新產品的綜合性商用輻照中心。輻照裝置主要由輻照室、迷道、進源間及輔助用房等部分組成，如圖1所示。其中輻照室為大體積混凝土結構，混凝土墻、板厚度達到2 150 mm～2 250 mm，其作用是屏蔽輻照室內放射源放射出來的伽馬射線。由于輻照室安全的重要性，其抗震設防分類為乙類，基礎設計等級為甲級。按照地基基礎規范要求，應該進行地基變形計算。

輻照室頂部還有鋼筋混凝土框架結構的進源間及設備用房。輻照室與迷道側面與鋼筋混凝土框架結構的操作大廳和待(已)輻照產品庫相連。

1.2 地質情況

場地處于抗震設防烈度7度區，地震分組為第一組。場地類型靠迷道為中硬，而靠輻照室一側為中軟，場地類別為Ⅱ類。土層自上而下依次為素填土、中砂、淤泥質土、粉質粘土、砂質粘性土、強風化花崗混合巖、中風化花崗混合巖和微風化花崗混合巖。根據上部結構的布置形式，輻照室及迷道的基礎形式采用混凝土墻下筏板基礎，基礎底部標高大約在標高-3.600 m處，根據《地勘報告》此深度大部分基礎已經進入強風化花崗混合巖，地基承載力為500 kPa。但在輻照室一角上，由地勘報告給出ZK11點(如圖1所示)附近的強風化巖面突然下滑，深度達到了-10.1 m左右，比設計的基礎底部標高深6.5 m。

砂質粘性土、強風化花崗混合巖天然地基和樁基礎設計參數建議值見表1，表2。

表1 巖土層天然地基設計參數建議值

表2 預應力混凝土管樁巖土層設計參數建議值 kPa

1.3 基礎形式選擇

如果筏形基礎下天然地基，則需采用放坡開挖或者支護開挖形式，在-3.6 m標高基礎下繼續開挖6.5 m，ZK11點輻照室外側為一陡坡，坡腳距離輻照室外墻不超過10 m。繼續下挖，一是在經濟上造成浪費，二是施工周期加長，三是施工難度加大，四是將使坡上建筑產生安全隱患。最終設計決定在ZK11附近的軸筏形基礎下采用10根直徑為1 200 mm的大直徑鉆孔灌注樁基礎，樁基持力層選用強風化巖層。樁長10 m，如圖2所示。

2 理論公式變形估計

2.1 筏形基礎下天然地基變形計算

2.1.1 輻照室墻體下筏板基礎按照條形基礎計算沉降

2.1.2 迷道下筏板基礎按照片筏基礎計算沉降

2.2 樁筏基礎變形計算

s=s1+s2。

其中，s1為樁身的壓縮變形量；s2為樁底巖土的沉降量；s=s1+s2=0.3+7.2=7.5mm。

采用兩種基礎形式的基礎底板，輻照室下樁筏基礎與迷道筏形基礎底板下天然地基基礎的沉降差為:7.9-6.5=1.4mm，通過規范給出的公式進行計算分析，證明了在同一筏板下，采用樁筏基礎或者天然地基基礎，沉降差控制在2mm之內，能夠滿足設計規范對傾斜值的要求。根據2.1.1節計算得到輻照室墻下基礎底部采用天然地基時，沉降量為7.9mm，而2.2節計算得到輻照室墻下基礎底部采用樁基礎時，且荷載全部由樁基承擔時的沉降量為7.5mm，兩者沉降差異僅為0.4mm，證明設計采用樁基礎代替天然地基基礎后，地基變形差異不大，荷載分布不會發生明顯變化，多種基礎形式基礎與單一基礎形式基礎的地基變形應該相近。

3 有限元軟件變形分析

YJK建筑結構設計軟件系統(以下簡稱YJK)，能夠在基礎筏板上將天然地基和樁基礎形式同時建入同一計算模型。為第2節中公式計算地基變形的結果提供了參照。地基類型設為復合樁基(樁土共同分擔荷載)，其中地基土分擔荷載比例可以選擇程序自動計算，也可以自定義比例。計算中，取砂質粘性土的壓縮模量為16MPa，強風化巖層的壓縮模量Es=50MPa。本文分兩種工況進行地基變形分析，如表3所示。

表3 地基變形計算工況

按照工況1，YJK計算得到的地基變形如圖3所示。按照工況2，YJK計算得到的地基變形如圖4所示。

從圖3,圖4可以看出，采用YJK軟件計算的基礎變形和公式計算的結果相近，證明了計算的可靠性。采用樁筏基礎后，軸墻體下基礎變形減小，與迷道下基礎變形差減小，整體傾斜能夠滿足規范要求。通過公式計算和軟件模擬計算基礎變形，驗證了在同一筏板基礎下采用不同基礎形式是可行的。

4 結語

1)對于采用多種基礎形式的地基變形可以通過規范公式進行初步估計，再使用有限元軟件詳細分析。YJK軟件能夠較好的建模分析和計算采用多種形式基礎的基礎變形。

2)當巖石地基基巖面起伏較大，且都使用巖石地基時，同一建筑物可以使用多種基礎形式，沉降差異較小，能夠滿足規范要求。本項目建成后安全運營，未出現變形不均勻或沉降過大問題。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[2] DBJ 15—31—2003，建筑地基基礎設計規范(廣東省標準)[S].

[3] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

Deformation analysis of foundation slab using various foundation type

Peng Kun Chen Hongda

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd,Beijing100840,China)

In this paper, analyzed foundation deformation of building which using various foundation type. Through theoretical formulas and analysis software, compared differences between pile foundation and raft foundation, verified feasibility of building using various foundation type on undulating bedrock surface.

deformation calculation, piled raft foundation, raft foundation, rock ground

1009-6825(2017)21-0052-03

2017-05-15

彭 琨(1985- )，男，工程師； 陳泓達(1988- )，男，助理工程師

TU433

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