山區(qū)不均勻地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

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摘要：所謂不均勻地基,是指單體建筑物不同區(qū)段地基的工程性質(zhì)變化極大且規(guī)律性又不明顯的情況,常規(guī)的方法是按照最軟弱區(qū)段的地基條件確定基礎(chǔ)包括地基處理措施,將導(dǎo)致基礎(chǔ)造價(jià)大大提高。本文結(jié)合某山區(qū)辦公樓所處的不均勻地基條件,進(jìn)行幾種基礎(chǔ)方案比較,并通過(guò)基礎(chǔ)沉降計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ),從而確定一種經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)形式。
　　關(guān)鍵詞：地基理論；不均勻；建筑物
　　
　　1 工程概況及水文地質(zhì)條件
　　
　　1.1 工程概況
　　本工程為擬建五層框架結(jié)構(gòu)辦公樓,位于浙江新昌附近某山區(qū),其中主樓南北方向長(zhǎng)度為10m~20m,東西方向長(zhǎng)度70m,因建筑立面需要,中間不設(shè)沉降縫,設(shè)后澆帶一道。
　　1.2 水文地質(zhì)條件
　　場(chǎng)地原地貌單元屬殘丘地帶,建筑物基底地形復(fù)雜,巖層起伏較大。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,建筑物從西到東方向的三個(gè)勘察鉆孔的土層分布基本情況如下(由上至下):①鉆孔8,素填土,厚度0.8m;可塑狀粉質(zhì)粘土,厚度3.1m;淤泥質(zhì)土,厚度2.1 m;硬塑狀粉質(zhì)粘土,厚度1.8m;強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,厚度1.1m;②鉆孔9,素填土,厚度1m;硬塑狀粉質(zhì)粘土,厚度3m;強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,厚度1.6m;③鉆孔14,素填土,厚度0.4m;強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,厚度0.7m;中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,厚度0.7m。場(chǎng)地孔隙含水砂層不發(fā)育,粘性土層透水微弱,屬弱透水層,含水貧乏。
　　
　　2 基礎(chǔ)方案比較
　　
　　考慮天然地基。以坡積土層、風(fēng)化殘積土層,強(qiáng)風(fēng)化巖層及中風(fēng)化巖層埋藏淺的地段結(jié)合作為擬建建筑物天然地基上的淺基礎(chǔ)持力層?？伤軤罘圪|(zhì)粘土層、硬塑狀粉質(zhì)粘土層的地基承載力特征值分別為286 kPa,303 kPa。但建筑物東側(cè)部分地基為風(fēng)化巖層,基礎(chǔ)沉降很小,東、西側(cè)地質(zhì)條件不同,容易造成不均勻沉降。
　　鉆(沖)孔灌注樁。以強(qiáng)風(fēng)化巖及中風(fēng)化巖結(jié)合作為樁基持力層,采用鉆(沖)孔灌注樁,可以盡可能避免基礎(chǔ)沉降不均勻的問(wèn)題。場(chǎng)地地基都具有深淺不一的巖層,強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖樁端端阻力特征值分別為800 kPa~850 kPa,1 500 kPa~1 600 kPa,按公式:Ra= up∑qsiali+qpaAp計(jì)算樁承載力特征值可以滿足建筑物地基承載力的需要。但從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看,建筑物西側(cè)部分估計(jì)樁長(zhǎng)達(dá)8 m,而且場(chǎng)地其他部分?jǐn)M建建筑物的地基與此類(lèi)似,總的造價(jià)比較大,而且施工周期比較長(zhǎng)。
　　靜壓預(yù)制樁。同一建筑物宜采用同一種基礎(chǔ)形式。部分巖層埋藏較淺不適宜整個(gè)場(chǎng)地都使用預(yù)制樁基礎(chǔ)。
　　基礎(chǔ)方案的選取。根據(jù)地基承載力的概念,在保證地基穩(wěn)定的條件下,使建筑物的沉降量不超過(guò)允許值的地基承載力稱(chēng)為地基承載力特征值。也就是說(shuō)地基承載力在使建筑物的強(qiáng)度安全儲(chǔ)備足夠的前提下,也要使地基變形不超過(guò)允許值。所以本工程經(jīng)過(guò)綜合考慮造價(jià)、施工等各方面因素,通過(guò)地基變形的計(jì)算,在不超過(guò)允許值的前提下,符合地基承載力的要求,可以選用天然地基上的淺基礎(chǔ)。
　　
　　3 地基變形計(jì)算
　　
　　地基的變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部?jī)A斜,由于建筑地基不均勻、荷載差異很大、體形復(fù)雜等因素引起的地基變形,對(duì)于砌體承重結(jié)構(gòu)應(yīng)由局部?jī)A斜值控制;對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制;對(duì)于多層或高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)應(yīng)由傾斜值控制;必要時(shí)尚應(yīng)控制平均沉降量。在中、低壓縮性土上的工業(yè)與民用建筑相鄰柱基的沉降差對(duì)于框架結(jié)構(gòu)為0.002L,多層和高層建筑的整體傾斜在Hg≤24 m時(shí)為0.004,其中L為相鄰柱基的中心距離,Hg為自室外地面起算的建筑物高度。
　　地基變形采用規(guī)范的方法進(jìn)行計(jì)算?；A(chǔ)沉降量與地基變形計(jì)算深度有關(guān),對(duì)于基礎(chǔ)寬度b在1 m~30 m之間的建筑物基礎(chǔ),在沒(méi)有相鄰基礎(chǔ)時(shí)基礎(chǔ)中點(diǎn)地基變形計(jì)算深度z可按以下簡(jiǎn)化公式計(jì)算:Zn=b(2.5-0.41nb)。
　　計(jì)算深度在土層分界面附近時(shí),如下層土較硬,可取土層分界面的深度為計(jì)算深度;如下層土較軟,宜適當(dāng)加大計(jì)算深度;在計(jì)算深度范圍內(nèi)有基巖時(shí),Z即取至主基巖表面。關(guān)于相鄰基礎(chǔ)的影響,對(duì)于單獨(dú)基礎(chǔ),當(dāng)基礎(chǔ)凈距大于相鄰基礎(chǔ)寬度時(shí),可按集中荷載計(jì)算;對(duì)于條形基礎(chǔ),當(dāng)基礎(chǔ)的凈距大于4倍相鄰基礎(chǔ)寬度時(shí),可按線荷載計(jì)算;在一般情況下,相鄰基礎(chǔ)的凈距大于10 m時(shí),可略去影響。
　　
　　4 結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施
　　
　　為了減少相鄰柱間的沉降差,本工程部分基礎(chǔ)采用換填法。地基存在淤泥質(zhì)土?xí)r挖去軟土,換填比例為3∶7的砂石,且增大基礎(chǔ)面積,減小沉降量;地基為巖層時(shí)換填1 m厚中粗砂,增大沉降量。然后在滿足地基強(qiáng)度的前提下進(jìn)行地基變形驗(yàn)算,調(diào)整基礎(chǔ)大小以滿足變形條件。同時(shí),為了減少建筑物的不均勻沉降,還需利用地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的相互作用。增大上部結(jié)構(gòu)剛度,將減小基礎(chǔ)撓曲和內(nèi)力。研究表明,框架結(jié)構(gòu)的剛度隨層數(shù)增加而增加,但增加的速度逐漸減緩,到達(dá)一定層數(shù)后便趨于穩(wěn)定。由此可見(jiàn),在框架結(jié)構(gòu)中下部一定數(shù)量的樓層結(jié)構(gòu)起著調(diào)整不均勻沉降、削減基礎(chǔ)整體彎曲的作用,同時(shí)自身也將出現(xiàn)較大的次應(yīng)力,且層次位置愈低, 其作用也愈大。在相互作用中起主導(dǎo)作用的是地基,其次是基礎(chǔ),而上部結(jié)構(gòu)則是在壓縮性地基上基礎(chǔ)整體剛度有限時(shí)起重要作用的因素。所以在不均勻地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)是要處理好地基和基礎(chǔ),但上部結(jié)構(gòu)的剛度也要做適當(dāng)加強(qiáng)。根據(jù)上述原理所采取的構(gòu)造措施主要有:增大地梁截面,降低地梁標(biāo)高,薄弱部位加大梁截面和配筋,樓板面筋拉通等。
　　
　　結(jié)語(yǔ)
　　
　　在地基不均勻的情況下,首先應(yīng)當(dāng)考慮建筑體形力求簡(jiǎn)單,設(shè)置沉降縫將建筑物分成若干個(gè)獨(dú)立的單元,通過(guò)設(shè)置沉降縫調(diào)整不均勻沉降。當(dāng)建筑不可以設(shè)縫或者形體復(fù)雜時(shí)同一建筑物宜采用同一種基礎(chǔ)形式,并取相同的埋深,持力層也相同。有時(shí)由于持力層土質(zhì)不均勻或者上部結(jié)構(gòu)荷重分布差別較大,為了使地基均勻沉降,可以根據(jù)計(jì)算,有意識(shí)地通過(guò)調(diào)整基礎(chǔ)面積大小以達(dá)到調(diào)整基底壓力使沉降均勻的目的。
　　同時(shí),建筑物的剛度越大,調(diào)整不均勻沉降的能力越大;強(qiáng)度越高,抵抗附加應(yīng)力的能力越強(qiáng)。因此必須同時(shí)考慮提高結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
　　[2]莫海鴻,楊小平.基礎(chǔ)工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.44-45.