鄰近地鐵住宅建筑基礎選型分析

張輝能

摘 要：目前，地鐵施工會對相鄰的建筑造成一定影響，與建筑的安全性及經濟性息息相關，對于建筑基礎選型而言十分關鍵。筆者將結合實際項目案例，結合現階段臨近地鐵住宅項目基礎選型問題展開深入分析，明確其中存在的問題，并提出相應的解決措施，希望可以借此推動建筑事業的發展。

關鍵詞：鄰近地鐵建筑;基礎選型;分析

中圖分類號：TU470 文獻標識碼：A

0 引言

在我國建筑行業高度發展的背景下，人們對居住環境和品質的要求呈現出明顯的增長趨勢，讓住宅項目實現了大型化和綜合化發展。同時，也強化了住宅建筑與軌道交通之間的聯系，臨近地鐵的住宅項目工程層出不窮。地鐵建設可能在一定程度上影響周邊的建筑，其作用可能與基坑支護關系及地下水的溫度有著十分密切的聯系，同時，也與地下室塔樓地基承載力深度修正等一系列問題關系密切。為此，本文將與項目實際相結合，針對造成上述問題的原因予以深入分析，展開對于基礎選型問題的定性分析，并結合項目案例之中的基礎選型問題進行深入闡述。

1 住宅建筑常用基礎型式及其特點

1.1 擴展基礎

一般代指柱下獨立基礎及墻下條形基礎，也即針對上部位置中的柱或墻結構的荷載量進行充分拓展，將其側端拓展到周圍土層結構之中，以更好適應地基承載力和地基結構變形的需求。通常而言，擴展基礎的主要結構為鋼筋混凝土材料，也可將此類基礎成為柔性基礎，在此類基礎之中含有充足的鋼筋結構，可以充分承受因彎矩所造成的拉應力，讓基礎的結構和質量得到充分保障，避免因結構受彎而發生損傷。因為不會受到剛性角的限制作用，可以將基礎剖面制作成扁平形狀，依托于相對較小的基礎力，

讓上部荷載得以朝向大基礎底面之中傳輸，以更好適應地

基承載力的實際需求。

現階段，一般可以將現澆筑下的獨立基礎分成階梯形和錐形兩種形式，借助杯口基礎進行預制柱建設，并將其建設于單層的工業廠房之中。至于墻下獨立基礎結構，則可以按照地基分布的均勻性進行劃分，選擇有肋或無肋的基礎形式，針對有肋的墻下獨立基礎，可以在其肋部位置處配置一定量的縱向鋼筋及箍筋結構，以切實提升基礎的整體抗彎性能，避免因不均勻沉降而對地基的整體彎曲應力造成嚴重影響。

1.2 條形基礎

一般表現為基礎長度為寬度的10倍及以上，具有墻下條件基礎和柱下條件基礎兩種形式，是彈性力學環境中較為典型的一種平面應變問題，一般取長度方向1延米實施計算。如果上部的荷載力過大，或者地基的承載力相對較小，都可能在一定程度上導致柱間的獨立基礎距離縮短，導致荷載分布嚴重不均。為此，可以針對同一方向上的柱基礎進行連接，并構建為一個統一的整體，以切實提升整體基礎的抗彎剛度，讓基體抵抗不均勻沉降的能力得到切實提升，同時，在整體條狀基體之中施加分布較為均勻的集中柱荷載力。

1.3 雙向條形基礎

如果單向的條形基礎無法充分適應軟弱地基的承載力，且在不同方向的承載力分布嚴重不均，都需要在單獨的柱基礎位置上，分別按照縱橫兩個方向進行設置，通過雙相的條形基礎，實現對于兩個不同方向上不均勻沉降剛度的有效調整，并據此建立柱下交叉條形基礎。同時，為了實現對于不同單向上條形基礎沉降差的問題，要求在與條形基礎軸線相垂直的方位上適當增設鋼筋混凝土連梁結構，并在其形式基礎上構建一種連梁式交叉性質的條形基礎，也即十字交叉基礎。

1.4 筏板基礎

如果上部的荷載量過大，或者存在地基軟弱無力的問題，則可能導致柱下十字交叉基地位置處的表面積在建筑物平面之中占據了過大的比例，一旦此時建筑物表現出特殊的使用需求，則可以在建筑物結構的柱墻下端位置處設計連續的成片鋼筋混凝土基礎結構，也即筏板基礎。

一般而言，可以將筏板基礎結構分成平板式和梁板式兩種類型（見上圖1所示）。相比之下，平板式筏基在施工過程使用更為便利，且建造速度一般較為迅速，然而，在施工過程中會消耗過量的混凝土。如果柱荷載力過大，則為了切實降低因局部沖切而對基礎結構帶來的損傷，可以在其中設置柱墩，也可以相應提升局部的板厚高度;如果柱距相對較大，則需要依托于降低混凝土用量的視角，針對板厚予以相應調整，同時，在柱的兩個軸向位置處設置肋梁結構，以構建完整的梁板式基礎。

1.5 箱形基礎

一般而言，箱型基礎是一種整體基礎結構，由鋼筋混凝土底板、縱橫外墻、頂板及內隔墻等多種結構構建而成，其結構示意圖見圖2所示。

此類基礎具有較為突出的剛度優勢，且整體性相對較好，可以應用于軟弱土層之中的高大建筑物建設，同時，針對不均勻沉降的重要建筑物予以積極控制，以發揮良好的抗震性能優勢。

結合建筑物的實際構造和使用需求，可以將箱型基礎結構設計為一層或多層結構，至于大型高層建筑物，在進行地下室建設時，要求充分關注箱型基礎型式的特征，并將其作為重要的儲藏室、人防設施或設備間。在箱型基礎結構之中具有十分豐富的縱橫隔墻，如果此類結構對于地下空間的要求較高，則采用箱型基礎會對地下空間的使用效率造成嚴重限制，無法充分適應建筑的預期設計要求，為此，需要采用筏板基礎結構。

1.6 樁基礎

樁基礎是眾多基礎工程項目之中應用較為廣泛的一種形式，可以有效承受結構自身的上部荷載力，并將集中分布的上部荷載向地基的深層結構之中予以傳播，表現出較為突出的承載力和穩定性優勢，結構的沉降量一般較小，且分布較為均勻，可以充分穿越不良地質土層結構。在承臺的支撐作用下，樁基礎結構可以將上部荷載力以更加均勻的方式向不同樁體之中傳輸，以切實提升樁基礎結構的整體性。

2 項目概況分析

2.1 項目簡介

本項目工程概況如下表所示：

本項目可以分成南片和北片兩個區域，其中南區多為低層洋房和與其配套的地下室，至于北區，則多為高層建筑住宅及相應的配套地下室，兩個區域內的地下室相連，其東西向和南北向的最大長度分別為340 m和450 m。

下文將簡要分析北區地下室、高層住宅及商業樓的基礎建設方案。

2.2 地質情況分析

該地的天然地基通常為中砂結構，至于樁基基礎，則通常將礫砂作為主要的樁端持力層。工程區域內的地勢相對平坦，且地貌多為沖積平原的形式，在場區內不會受到不良地質條件的影響，且不包含特殊性質的巖土，無需關注液化效應。

至于地下水結構，其抗浮設防水位的絕對標高高度為28.20 m，水位高度低于地板高度，所以無需關注水體壓力問題。

3 基礎選型分析

本項目北端與市政道路相連，既可以與規劃地鐵進行連接，也可能在一定程度上受到施工運輸和場地排布的影響，同時，對于部分區域而言，可以采取垂直支護的形式進行管理。無論是地鐵盾構施工還是支護樁施工，都可能在一定程度上影響基礎選型和基礎布置的有效性。同時，因為地下室的長度很長，選取不同的地下室類型對于溫度應力釋放而言具有一定的差異。對于具有一定差異的地下室基礎類型而言，其相應的承載力修正也存在一定的差異，也可能因此影響高層住宅的基礎建設方案。基于此，需要充分關注各類因素，并在此基礎上選定具體的基礎選型。

3.1 基礎選型關鍵因素分析

3.1.1 鄰近地鐵影響

本項目的北側與規劃地鐵相鄰，結合地鐵規劃的相關條件，可以確定地鐵洞室的直徑，至于縱向中心線位置，其絕對標高一般為20 m。一般可以將地鐵施工對于本項目所造成的影響概括為以下方面：

（1）對高層住宅下CFG樁基礎的影響。結合計算分析結果和所得的基底反力情況，確定本工程項目施工時可以選用筏板基礎結構，同時利用CFG樁進行地基處理。對于CFG樁而言，其樁身的承載力結構可能在一定程度上影響復合地基的整體承載力。結合力學原理予以分析，發現側阻和端阻是造成樁身承載力的主要來源，且二者作用都與樁身和樁周土的相對位移存在較大的關聯。

在進行地鐵洞室開挖時，與洞室相近一端的樁周土側限可能會發生一定的減弱，甚至可能消失，由于地鐵洞室作用可能導致嚴重的地表沉降，使得深度較大的樁周土位移遠遠高于樁身，導致樁身位置處的摩阻力十分突出。對于樁端土層的局部位置，可以予以卸載，讓樁端阻的作用得以充分展現。同時，由于樁周土的壓力分布十分不均衡，導致樁身局部位置處常常發生橫向撓曲變形，使得該部位彎矩及剪力問題頻發。

由此可見，由于受到地鐵洞室施工的影響，可能對其周邊的CFG樁基礎結構的單樁及樁身承載力造成嚴重限制。

（2）對臨街小商業樓及局部地下室的影響。對于小商業樓而言，地鐵洞室可以向基礎下土層之中穿越，在洞室開挖的影響下，可能導致基礎持力層發生一定的下沉，使得基礎結構出現不均勻沉降。同時，由于小商業樓和主體塔樓相對脫離，采取了框架結構的形式，是一種不均勻性質的建筑。為此，需要適當提升基礎剛度，利用具有高基礎剛度的基礎型式，以更好應對不均勻沉降的問題。

（3）對高層住宅基礎布置的間接影響。本項目在臨近地鐵位置處采取了垂直支護的形式，其主要結構為鋼管樁，同時輔之以土層錨桿。為了有效降低對于地鐵施工的影響，要求將支護樁設置在臨近地下室的位置。針對高層住宅筏板基礎邊界和CFG樁基礎，需要采取合理的排布方式，同時，充分關注垂直支護樁設計及施工問題。

3.1.2 基坑支護影響

由于受到運輸因素的影響，在進行項目場地出口和運輸通道設計時，要求在指定區域之中提供充足的放坡條件，并采取積極的垂直支護措施，綜合利用鋼管樁和土層錨桿的方式進行支護。此項目和規劃地鐵相貼近，為了有效避免地鐵洞室的影響，要求在靠近地下室基礎的位置處設置支護樁，為此，需要在進行設計時充分關注高程住宅筏板基礎和CFG樁的位置，以規避支護樁的影響。

3.1.3 溫度影響

在地下室中一般運用筏板基礎作為天然地基，可以在其獨立基礎位置上增設防水板方案。由于本工程項目的地下室長度較為突出，可能在一定程度上受到溫度應力的影響，對墻柱結構帶來嚴重的水平推力。對于超靜定結構而言，造成結構溫度變化的最主要因素在于約束，處于同一種條件下，結構所受到的約束力越強，則可能帶來的次內力也就越突出。在本工程項目之中，為了有效降低因溫度變化所帶來的不良影響，需要借助具有低水平剛度的基礎形式予以設計。為此，要求利用獨立基礎加防水板的形式，以實現降溫的良好效果。

3.1.4 構造板和塔樓地基承載力修正

（1）構造板。針對傳統的防水板結構予以優化改造，以相應取消在基礎底板位置處所設計的聚苯板層，在此基礎上進行改造，以打造構造板，在降低施工難度的基礎上，推動施工進程。此外，在受力的影響下，構造板可以相應降低地基的反力，以充分提升塔樓地基的承載力。

（2）構造板對塔樓地基承載力的修正。與傳統防水板相比，構造板之中缺乏聚苯板層結構，且具備一定的基底反力。結合土力學原理可以發現，造成地基承載力深度修正的最主要原因在于基礎周邊的承載力過多，可能在構造板位置處承擔相應的基底反力，導致高層住宅塔樓基礎結構的承載量相對較多，可以將其相應折算為等效土層厚度，以實現對于基礎承載力的深度修正。

3.2 基礎選型分析

3.2.1 北區地下室基礎選型

針對地下室典型柱網提出兩種比選方案，其中一種作為筏板基礎，另一種則可作為獨立基礎加構造板結構。在比較分析的基礎上發現，對于土方開挖和混凝土工程而言，采取第二種方案更加經濟。同時，借助超長地下室基礎底板的形式，在其中配置一定量的雙層雙向構造鋼筋，以更好應對溫度變形問題。

為此，針對北區地下室進行設計施工，需要選擇具有高剛度的基礎形式，也即筏板基礎。

3.2.2 臨地鐵高層住宅基礎選型

（1）基礎方案必選。結合項目實踐，確定相應的典型樓座方案，其中一種為CFG地基處理+筏板基礎，另一種則為長螺旋壓灌樁基礎+承臺+防水板。在對比分析后可以確定，第一種方案的經濟性明顯高于第二種，因此，本工程中擬選用第一種方案。

（2）筏板基礎和承載力修正。基礎厚度：結合上文所述內容，利用合作單位所提出的地鐵施工仿真分析結構，發現樓體結構可能受到很大的影響。為了充分降低地鐵施工所帶來的不良影響，需要以更好適應計算需求為前提，確定具體的筏板基礎厚度，將其厚度調整到1 200 mm。至于其他的樓座，則可以結合具體的計算要求確定筏板的實際厚度。

承載力修正：本項目的地下室空間非常大，可以很好適應寬度高于主樓寬度2倍的需求，為此，可以針對基礎埋深問題予以修正。由于地下室構造板的影響，可能在一定程度上提升結構的基礎承載力，實現對于承載系數的深度修正，并據此計算出具體的土層折算厚度。

（3）CFG樁設計：

樁徑：結合地勘的實際需求，與當地實踐相結合，確定具體的樁基設計參數。處于同種條件之中的樁徑直徑越小，其經濟性也就越為突出。為此，可以選用小樁徑400 mm。

樁長：結合地勘結果和持力層的實際需求，針對樁身的承載力予以調整，讓其可以無限貼近于單樁承載力的實際特征值，并確定樁長為12.2 m。

樁間距：由于高層住宅的高度一般較高，處于標準荷載背景下的筏板可能承受較為突出的壓力，使得其表現出周邊大、中間小的趨勢。為此，需要針對這一區域予以華恩，并展開對于樁間距的有效調整，最終確定中間和周邊區域的間距分別為1.6 m和1.4 m。

部分加強樁：要求適當提升地鐵樁的強度，并在地鐵高層住宅外側位置設置2排樁，將其樁長設置為18.2 m。同時，在對樁位置處設置鋼筋籠結構，以切實提升局部橫向位置處的變形能力。

3.2.3 臨街小商業樓基礎選型

結合合作單位在地鐵施工仿真分析階段的結果，發現高層建筑可能會受到來自地鐵施工的一定影響，為此，可以利用具有良好整體性的筏板基礎結構;至于小商業樓，則可以采取獨立基礎結構。

4 結束語

（1）在臨近地鐵項目建設時選用樁基礎結構，可以針對地鐵洞室開挖條件確定單樁承載力的實際特征值，以確定其對于樁身強度的實際影響，并采取有效措施予以處理。

（2）在臨近地鐵項目建設時，要求充分關注因地鐵施工所造成的不均勻沉降問題，同時，通過提升基礎剛度和上部結構剛度等方式，讓不均勻沉降問題得到妥善解決。

（3）在地鐵施工及基坑支護因素的綜合影響下，要求結合施工、受力等因素確定其對于結構基礎所帶來的影響。

參考文獻：

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