以南京某工程為例研究建筑物基礎型式選用

王 藝 淇

(南京南大巖土建設工程有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

所謂萬丈高樓平地起，基礎打的牢建筑物質量才能有保證。科學合理的選擇、設計基礎型式可以節約資金和縮短施工工期。但是，如何做到科學合理選擇、設計基礎型式還有很多需要努力的地方。工程實例表明，基礎型式的選擇不當會引起嚴重的延誤工期等一系列問題。工程地質條件和水文地質條件對基礎型式選擇起著決定性因素，當有多種建筑物基礎型式都可以適用時，這就需要對這幾種適用基礎型式進行科學合理的擇優選用[1-3]。

本論文通過經濟技術分析，在專業和經驗上進行定性分析，借助數學模型進行定量計算，最終提出建筑物最優基礎型式的建議。房屋基礎擇優選擇技術路線圖如圖1所示。

2 工程概況

本建筑物為4層框架結構，高約16.0 m，最大柱網間距8.4 m×6.0 m，建筑物呈回形，外輪廓尺寸為77.0 m×42.0 m，內輪廓尺寸為47.0 m×20.0 m，無地下建(構)筑物，單柱最大荷載約4 000 kN。該項目位于南京江北新區學府路北側，整個場區南北長邊寬約956 m,東西短邊長約937 m,占地面積約72.98萬m2，現有建筑約50棟。本人根據場區平面圖，圖解坐標法獲取各勘探點的坐標，使用GPS測放各勘探點的坐標及高程，利用現有建筑物進行校驗。原布置20個勘探點，均為機鉆孔，場地平坦無障礙物，所有孔在設計位置施工，施工完成后用原土回填。在施工過程中發現局部基巖面起伏較大，在起伏較大地段共補充了8個鑒別機鉆孔(見圖2)。

根據野外及室內試驗成果，場地各地層性質如下：

①層素填土:灰黃色，以可塑狀粉質黏土為主，混少量碎瓦片及磚塊，土質較均勻，堆填時間大于10年。

③層粉質黏土混卵礫石：紫紅色，松散～稍密，粉質黏土為可塑狀態，卵礫石含量約5%～8%，粒徑1 cm～3 cm，工程性質一般。

3 各類基礎的造價及工期分析

根據GB 50500—2013建設工程工程量清單計價規范及2014版江蘇省建筑與裝飾工程計價定額、工期定額等，按照筏形基礎、箱形基礎及樁基礎三種方案分別計算出預算造價與工期，如表1所示。

表1 三種基礎型式的經濟、工期指標匯總

經過不同基礎型式的經濟性能分析我們可以看出，本工程中預制鋼筋混凝土管樁的投資價最低，其次是筏形基礎，最高的是箱形基礎。當樓層再加高，這時筏形基礎和箱形基礎的造價要增加1倍甚至更多，然而樁基礎的造價不會增加很多。這時，樁基礎的經濟性將會顯現出來。另外，從工期上對比，樁基礎的施工時間最少，可使工程項目盡早投入使用，滿足投資者要求[4,5]。

4 施工技術及難易程度比較分析

暫定A方案為筏形基礎，施工技術比較復雜，如大體積混凝土澆筑和養護較難。暫定B方案為箱形基礎，由于開挖深度大，施工較A方案更復雜。暫定C方案為樁基礎，樁基礎又可分為鉆孔灌注樁和預制樁兩大類。鉆孔灌注樁成樁工藝比較復雜，預制樁的質量在成樁前較易保證，但在成樁過程中樁身有時會受到損傷，發生于土中不易調查。如土層內有大孤石、大樹干等障礙物，成樁施工時可能會遇到困難[6,7]。

5 環境影響比較分析

A方案不影響地下空間后續的開發和使用，且對周圍的居住環境影響比C方案小。B方案可采用對環境影響較小，并可與將來地下結構空間的使用相結合，這樣可以大大節約基礎的造價和校園建設總費用。方案C樁基礎，鉆孔灌注樁施工機械的振動、噪聲以及產生的泥漿對周圍環境影響較大，而且采用樁基礎也不利于地下空間的開發和使用，但無擠土危害。靜壓樁不但是一種無噪聲、無振動、無污染的施工方法，而且還節省原材料，降低成本，也可以減輕滑坡危害，但是其擠土效應是比較明顯的，因此對臨近建筑物、公用設施、地下管線有一定的危害[8,9]。

6 模糊綜合評價法

各種基礎型式均有各自的優缺點，僅從施工工期、工程造價、施工技術、對環境的影響這四個方面分析，仍無法給出一個定量的評價量，故借助模糊綜合評價方法進行基礎決策[10,11]。取指標因素集為U={u1u2u3u4}={工期，工程造價，施工技術，環境影響}。

評判集為V={v1v2v3v4}={很好，好，一般，差}={10 8.5 7.0 6.0}。

權重集為A={a1a2a3a4}={0.1 0.4 0.2 0.3}。按下列步驟進行計算：

1)進行單因素模糊評價，確立模糊關系矩陣R：

(1)

2)確定模糊綜合評價集矩陣：

=(b1b2b3b4)

(2)

然后用B中對應分量將各等級的秩加權求和，從而得到被評判對象的相對位置，其表達式如下：

(3)

各方案的模糊評審考核得分見表2，由于A3>A1>A2，故建議采用預制樁基礎。

表2 模糊評審考核得分表

7 結論與展望

本論文主要就某一房屋建筑基礎為例，通過施工工期、工程造價、施工技術、對環境的影響這四點，定性的分析比較各種基礎的優缺點。最后又通過模糊綜合評價法來定量的分析各種基礎的評分，最終選擇及優化基礎的型式。這些研究對將來的房屋地基基礎建設提供借鑒性的依據。

在基礎工程設計中，根據各地區不同的地質條件，選擇合理的基礎型式，是個關鍵問題。在建筑物基礎設計滿足上部荷載等各項要求時，還要進行各種基礎的比較，由于個人精力和能力有限，未在模糊綜合評價法中對權重值的分配做細致研究，如果在這方面能有進一步的實踐與研究，那對基礎選型將非常有利。總之，對建筑物基礎設計與選型優化，具有實際意義并有實用價值。

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