多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

柏孝輝

摘 ? ?要：本文針對(duì)多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合工程實(shí)例，在簡(jiǎn)要分析原基礎(chǔ)方案不足的基礎(chǔ)上，分析了基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，并提出優(yōu)化多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案的要點(diǎn)。分析結(jié)果表明，結(jié)合地質(zhì)條件和工程特性，選擇合理的基礎(chǔ)形式，并綜合考慮基礎(chǔ)等效底面寬度、做好沉降量觀測(cè)等是提升多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化的關(guān)鍵，值得高度重視。

關(guān)鍵詞：多層商業(yè)樓;基礎(chǔ)方案;基礎(chǔ)埋深;沉降量觀測(cè)

1 ?引言

在我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，城市人口數(shù)量與日俱增，城市用地愈發(fā)緊張。在城市發(fā)展規(guī)劃中，商業(yè)建筑在重中之重，多次商業(yè)建筑可有效節(jié)約土地面積，但會(huì)增加基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度。而基礎(chǔ)施工的穩(wěn)定性和質(zhì)量，直接決定了整個(gè)多層商業(yè)建筑的使用性能。基于此，開展多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)研究就顯得尤為必要。

2 ?工程概述

某多層商業(yè)樓，總占地面積21.5畝，擬建3棟商業(yè)樓，且結(jié)構(gòu)都是五層框架結(jié)構(gòu)，地下設(shè)有車庫(kù)，總建筑面積為2.6萬平方米。通過地質(zhì)勘探表明，本多層商業(yè)樓的東北側(cè)約20m處存在區(qū)域性壓扭斷裂，活動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng)，不屬于全新世活動(dòng)斷裂，雖然帶斷裂帶自身不會(huì)影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，但場(chǎng)地巖性雜亂破碎，只有部分鉆孔揭露有穩(wěn)定的第⑤層中風(fēng)化泥灰?guī)r，埋設(shè)深度子在40m以下。在工程基礎(chǔ)施工場(chǎng)地，廣泛分布有第③系強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)頁(yè)巖，其厚度在5.5m～16.8m之間，為碎石土類，成分不均勻，遇水之后發(fā)生軟化，承載力不足。

原基礎(chǔ)方案存在的不足：原基礎(chǔ)方案采用鉆孔灌注樁進(jìn)行施工，以第⑤層中風(fēng)化泥巖作為持力層，施工單位以樁徑800mm的鉆孔灌注樁試樁，效果滿足設(shè)計(jì)要求，在施工中鉆孔灌注樁都發(fā)生了不同程度的塌孔問題，經(jīng)過12才完成1根鉆孔灌注樁施工，其混凝土的充盈度系數(shù)在2.1～2.6之間，從成孔原則、施工進(jìn)度、工程量結(jié)算等方面來看，均不滿足工程設(shè)計(jì)要求，只能停止施工，尋求新的解決辦法。

3 ?多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 ?基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

為解決原基礎(chǔ)施工方案中存在的不足，本工程經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，并和相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行溝通交流，對(duì)地質(zhì)勘探報(bào)告進(jìn)行全面分析，分析結(jié)果表明，鉆孔灌注樁施工技術(shù)并不能很好的滿足本工程基礎(chǔ)施工要求，需要采取其他基礎(chǔ)形式。

就本工程地質(zhì)條件來看，如何充分利用淺層地基，提升基礎(chǔ)承載力是基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重。通過對(duì)本工程地質(zhì)條件進(jìn)行細(xì)致分析，發(fā)現(xiàn)第③層強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖的數(shù)據(jù)過于保守，還有很大的承載潛力，比如：內(nèi)摩擦角比較小，一般應(yīng)該在28°以上，承載力特征值也比較小，可按照640KPa進(jìn)行計(jì)算，如果按照地基承載力彈塑性混合解估算甚至可達(dá)到710KPa【2】。要求檢測(cè)單位選擇具有代表性的地段進(jìn)行淺層平板載荷試驗(yàn)，檢測(cè)高程控制在192.0m左右，從而更加精確的評(píng)定第③層強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖的地基承載力，為基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供更加有效的參考依據(jù)。淺層平板荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1中可以看出，淺層地基地1點(diǎn)比2點(diǎn)更加堅(jiān)硬，承載力更強(qiáng)，這一點(diǎn)也充分說明本工程基礎(chǔ)軟件不均勻，僅僅從地基承載力角度來看，本工程在剪力墻結(jié)構(gòu)可采用獨(dú)立基礎(chǔ)。但由于第③層的組分不均勻，軟硬不均勻，為更好的控制地基不均勻沉降造成的影響，可采用筏形基礎(chǔ)，用第③層作為持力層。

3.2 ?基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

按照地質(zhì)勘探報(bào)告、淺層平板荷載試驗(yàn)及原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方提供的基礎(chǔ)荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，就案例工程而言，以基礎(chǔ)頂面為界進(jìn)行基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)，再用ETABS軟件進(jìn)行計(jì)算分析，采用倒樓蓋模型和考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的Winkler彈性地基梁板模型，進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種模型的內(nèi)力分布規(guī)律及內(nèi)力需求基本吻合，但后者的內(nèi)力需求略大于前者。再結(jié)合本工程使用特性和結(jié)構(gòu)受力情況，按照后者分析結(jié)果進(jìn)行筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和沉降預(yù)測(cè)分析。

在計(jì)算分析中，可通過改變筏板外挑尺寸來調(diào)整平面位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上部豎向荷載偏心距的有效控制，經(jīng)過驗(yàn)算表明，當(dāng)筏板大部分外挑600時(shí)，工程偏心距為0.024m和0.035m，都小于0.1，滿足本工程施工要求。

采用厚度為1500平板式筏形基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C40，選取不利位置進(jìn)行筏板抗沖切和抗剪力驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果也表明滿足工程設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范的要求，并且富余度都超過20%。通過ETABS分析可知，采用HRB335鋼筋，雙層雙向布置25@180配筋，在局部墻下底筋和跨度較大的板跨面筋配置附加筋，可滿足本工程對(duì)基礎(chǔ)承載力和強(qiáng)度的要求。為更好的滿足本工程需求，筏刑基礎(chǔ)應(yīng)由3塊矩形筏板共同組成，其中2塊筏板相互斜向交叉。在基礎(chǔ)配筋時(shí)，需要按照按照矩形筏塊內(nèi)部鋼筋按照軸線方向合理布置。斜向交叉和正交板相互接觸的位置設(shè)置構(gòu)造暗梁，無論是斜交還是正交板塊的鋼筋都要插入暗梁內(nèi)錨固牢固。

4 ?優(yōu)化多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案的要點(diǎn)

4.1 ?合理布置基礎(chǔ)等效底面的寬度

就案例工程而言，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化之后，采用了平面形狀不規(guī)則筏形基礎(chǔ)，為保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，需要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)等效底面寬度。由于本工程的基礎(chǔ)為非矩形筏形板，需要進(jìn)行等效換算，為降低換算難度，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理。按等面積、等長(zhǎng)寬比進(jìn)行等效換算為34.72m×20.59m和35.75m×18.16m的矩形筏板。通過等效換算可有效反映原基礎(chǔ)面積大小和形狀對(duì)基礎(chǔ)造成的不良影響，以寬度作為原基礎(chǔ)的等效底面寬度，可用于分析地基穩(wěn)定性是否合理有效，按照過往施工經(jīng)驗(yàn)，可用變形模量估算平均沉降時(shí)用等效矩形替原基礎(chǔ)底面，從提升等效底面寬度換算的精度。

4.2 ?做好沉降觀測(cè)

本工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化之后，為驗(yàn)證沉降量是否滿足設(shè)計(jì)要求，3棟商業(yè)樓共布置了12個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，每完成一層施工監(jiān)測(cè)一次，經(jīng)過為期3個(gè)多月的監(jiān)測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)異常沉降。

5 ?結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了多層商業(yè)樓基礎(chǔ)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析結(jié)果表明，多層商業(yè)樓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)地基施工質(zhì)量，有更高的要求，為保證地基施工技術(shù)符合設(shè)計(jì)要求，滿足多層商業(yè)樓施工對(duì)基礎(chǔ)承載力、沉降量、強(qiáng)度及硬度的需求。需要結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告，選擇科學(xué)合理的方案，并通過多方面測(cè)試驗(yàn)算，確定選擇最佳的基礎(chǔ)施工方法。

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