閻衛(wèi)超 周 巖

0 引言

多高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)在建筑工程中的地位是非常重要的,它直接關(guān)系到建筑工程的安全、投資和施工進(jìn)度,也是衡量工程設(shè)計合理與否的重要部分。筏板基礎(chǔ)具有剛度大、整體性強、抗震能力好等優(yōu)點,不僅能充分發(fā)揮地基承載力,減小基礎(chǔ)沉降量,調(diào)整地基不均勻沉降,而且可以滿足地下大空間(如地下停車場、地下倉庫、地下商場等)的要求[1]。因此,筏板基礎(chǔ)作為建筑結(jié)構(gòu)首選的基礎(chǔ)方案,應(yīng)用越來越廣泛。

1 工程概況

本工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市,總建筑面積27.9萬m2,其中地上建筑面積20.6萬m2,由16棟多高層住宅、商業(yè)用房及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施(幼兒園等)組成;帶有底商的住宅樓選用底部框支剪力墻結(jié)構(gòu),一般住宅樓選用剪力墻結(jié)構(gòu),幼兒園選用框架結(jié)構(gòu);地下部分建筑面積7.3萬m2,為大底盤連通車庫(框架結(jié)構(gòu))?？拐鹪O(shè)防烈度7度(0.10g),設(shè)計地震分組第三組,場地類別Ⅱ類;場地標(biāo)準(zhǔn)凍深1.5m。

2 工程地質(zhì)情況

本工程場地區(qū)域?qū)俣鯛柖嗨垢咴?無任何的控制性斷裂及新構(gòu)造運動存在,地形較陡,整個場地西南高東北低,場地內(nèi)未經(jīng)平整。根據(jù)地質(zhì)資料介紹,本場地鉆探深度范圍內(nèi)各層土的分布及巖性如表1所示。

表1 地層巖性表

故選定為基礎(chǔ)持力層的④粉質(zhì)黏土層,分布廣泛,頂層起伏一般較小,地層厚度大,變化小,強度高,變形量低,平面及垂向均一性較好,屬于較均勻地基。

場地在勘探深度內(nèi)局部見有地下水,屬上層滯水,地下水對混凝土沒有腐蝕,水位標(biāo)高1416.77 m～1421.69 m(基礎(chǔ)底板標(biāo)高約為1422.40m),抗浮設(shè)計水位取1423.00m,與基礎(chǔ)板面基本持平,故基礎(chǔ)設(shè)計時僅對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行防水設(shè)計。勘察報告認(rèn)為本場地巖土種類較多,均勻性較好,性質(zhì)變化比較小,又無特殊性巖土,無軟弱土層,場地和地基穩(wěn)定,適宜進(jìn)行本工程的建設(shè)。

3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的選擇

3.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的選擇

根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告,本工程中①耕土和②素填土結(jié)構(gòu)松軟,未經(jīng)處理不能作為建筑物的天然地基。③細(xì)砂地基承載力較低,本工程1號～4號樓及之間的車庫選定④粉質(zhì)黏土層或⑤粗礫砂層作為基礎(chǔ)持力層,地基承載力特征值 fak=240kPa,且壓縮系數(shù)較 a0.1～0.2小,同時地下水位較低,故選定基礎(chǔ)形式如下:

1)1號～4號樓(包含底部框支剪力墻結(jié)構(gòu)體系)采用筏板基礎(chǔ)。2)1號～4號樓之間地下車庫及附屬服務(wù)設(shè)施(有地下室)采用獨立柱基+防水板。3號,4號樓以北約8m,地下車庫根據(jù)建筑專業(yè)要求,其基礎(chǔ)底標(biāo)高即高于所選定的持力層(最大高度為7 m左右),綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、工程造價與施工難易程度后確定采用清除耕土層及部分素填土層后,柱下采用CFG樁地基處理方案,要求處理后地基承載力特征值級配砂石換填的地基處理方案,要求處理后地基承載力設(shè)計值滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。5號～14號樓根據(jù)建筑專業(yè)要求基礎(chǔ)底標(biāo)高位于選定的持力層之上2.0m～7.0m,綜合考慮結(jié)構(gòu)安全、工程造價與施工難易程度后確定采用以下地基處理方案:于各住宅樓范圍內(nèi)采用CFG樁進(jìn)行地基處理,要求處理后各住宅樓最大沉降和中點沉降滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。3)幼兒園的附屬服務(wù)設(shè)施(無地下室)采用獨立柱基。

3.2 筏板基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

筏板基礎(chǔ)的主要結(jié)構(gòu)形式有平板式筏基和肋梁式筏基,包括等厚度或變度底板和縱橫向肋梁。一般情況下宜將基礎(chǔ)肋梁置于底板上面,如果地基不均勻或有使用要求時,可將肋梁置于板下,框架柱位于肋梁交點處[2]。筏板基礎(chǔ)的厚度由抗沖切和抗剪強度確定,同時要滿足抗?jié)B要求,局部柱距及柱荷載較大時,可在柱下板底加墩或設(shè)置暗梁且配置抗沖切箍筋,來增加板的局部抗剪切能力,避免因少數(shù)柱而將整個筏板加厚。除強度驗算控制外,還要求筏板基礎(chǔ)有較強的整體剛度。一般經(jīng)驗是筏板的厚度按地面上樓層數(shù)估算,每層約需板厚50mm～80mm[3]。

本工程中基礎(chǔ)采用等厚度無肋梁筏板基礎(chǔ),計算采用JCCAD程序,對于主樓基礎(chǔ)按倒樓蓋模型,不考慮上部結(jié)構(gòu)影響。地基基床系數(shù)按中等密實黏土取值10000kN/m3～20000kN/m3。根據(jù)GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第3.0.2條規(guī)定,本工程應(yīng)計算主樓沉降和主裙差異沉降。本工程主裙間設(shè)置沉降后澆帶,基礎(chǔ)底板配筋時按后澆帶能消除主裙差異沉降的50%控制。

本工程地下水位較低,與基礎(chǔ)頂面標(biāo)高相當(dāng),因此1號～4號樓之間地下車庫基礎(chǔ)采用獨立柱基+防水板,構(gòu)件設(shè)計時應(yīng)考慮地下水的影響,進(jìn)行防水設(shè)計。對于1號～4號住宅樓則采用筏板基礎(chǔ),筏板厚度取500mm～800mm(根據(jù)各樓高度計算確定);對于底部框支的住宅樓,則柱下筏板厚度按沖切要求確定。其余各樓因基礎(chǔ)底標(biāo)高位于持力層以上,甚至高于自然地面,故僅進(jìn)行防水設(shè)計。

4 結(jié)語

實踐表明,當(dāng)上部荷載較大,地基土質(zhì)軟弱又不均勻,以致柱下獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)均不能滿足地基承載力的要求時,可采用筏板基礎(chǔ),用以擴(kuò)大基底面積,加強基礎(chǔ)整體剛度,避免建筑物局部發(fā)生不均勻沉降。因此,高層建筑基礎(chǔ)的選型應(yīng)該因地制宜,除基礎(chǔ)應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范允許的沉降量和沉降差的限值外,整體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合規(guī)范對強度、剛度和延性的要求,選擇適合的基礎(chǔ)形式,而安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理才是基礎(chǔ)選型的標(biāo)準(zhǔn)。

[1]黃 柯,袁桂波.筏板基礎(chǔ)設(shè)計與計算方法的討論與研究[J].山西建筑,2008,34(35):134-135.

[2]石廣輝.淺談筏板基礎(chǔ)設(shè)計[J].林業(yè)科技情報,2007(3):59-61.

[3]丁少潤,程少彬.淺談高層建筑筏板基礎(chǔ)的設(shè)計[J].安徽建筑,2006(4):116-120.