郭 可

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002)

1 工程概況

某單層地庫(kù)工程，柱網(wǎng)8.2 m ×8.2 m，地庫(kù)層高3.8 m，采用框架結(jié)構(gòu)，無(wú)梁樓蓋。柱截面600 mm×700 mm，頂板板厚450 mm。上覆2.5 m覆土，設(shè)計(jì)中考慮消防車荷載。上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載如表1所示。

表1 上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載 kN/m2

現(xiàn)擬對(duì)地基基礎(chǔ)采用三種不同方案進(jìn)行分析并做出經(jīng)濟(jì)性比較，從中選優(yōu)，最終確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方式。

2 地質(zhì)情況

本工程基礎(chǔ)頂面標(biāo)高－6.560 m，絕對(duì)高程772.89 m。場(chǎng)地土頂面現(xiàn)狀標(biāo)高776.90 m，抗浮設(shè)計(jì)水位771.48 m，無(wú)需考慮水浮力對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告的揭示，本工程基礎(chǔ)落于第一層粉土層，承載力特征值為110 kPa，地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)如表2所示。

表2 地基土分層及主要物理力學(xué)指標(biāo)

3 地基基礎(chǔ)三種設(shè)計(jì)方案分析

現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況及場(chǎng)地土的物理力學(xué)指標(biāo)，擬對(duì)本工程采用三種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算的原則為:受力相同，取各方案中最為經(jīng)濟(jì)的計(jì)算結(jié)果。

1)方案一:由于首層持力層較為均勻，承載力特征值為110 kPa，采用平板式筏板基礎(chǔ)形式，考慮板厚500 mm，算得基底反力標(biāo)準(zhǔn)值為90.84 kN/m2，再加之地基土承載深度修正，能夠滿足承載力要求。筏板計(jì)算采用倒樓蓋無(wú)梁樓蓋經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1及表3。2)方案二:由于持力層承載力特征值較小，擬采用CFG樁進(jìn)行場(chǎng)地土地基處理，基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)形式。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳下來(lái)的荷載以及基礎(chǔ)本身的自重，測(cè)算要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為370 kPa。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2及表3。3)方案三:由于上部結(jié)構(gòu)倒荷較大，擬采用預(yù)應(yīng)力靜壓管樁—承臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。測(cè)算要求管樁單樁豎向承載力特征值達(dá)到630 kN。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖3及表3。

圖1 筏板配筋圖

圖2 CFG地基處理，獨(dú)立基礎(chǔ)方案

圖3 預(yù)應(yīng)力管樁—承臺(tái)基礎(chǔ)方案

表3 三種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案計(jì)算結(jié)果

4 三種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性比較

CFG樁具有施工方便高效、樁身質(zhì)量可靠、檢測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，但施工中容易造成已施工的樁產(chǎn)生縮頸和斷樁現(xiàn)象，而且存在嚴(yán)重振動(dòng)和噪聲污染。靜壓管樁施工中無(wú)噪聲，無(wú)振動(dòng)，由于工廠加工，樁身質(zhì)量可靠，施工速度快，場(chǎng)地整潔，但在實(shí)際工程中有能否穿透硬夾層的心理?yè)?dān)憂。另外由于驗(yàn)樁時(shí)間的要求，CFG樁工期要比靜壓管樁多10 d～20 d左右。對(duì)于工期要求比較緊的工程，靜壓管樁適用性更高。在硬夾層較厚的場(chǎng)地中，CFG樁更為可靠。

與其他兩種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案相比，利用天然地基持力的筏板基礎(chǔ)方案，施工中省去了打樁和檢驗(yàn)的時(shí)間，從而大大的縮短了工期，給甲方帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

除了施工質(zhì)量、成樁的可靠性以及施工工期外，工程造價(jià)是甲方及設(shè)計(jì)選定基礎(chǔ)方案的關(guān)鍵。根據(jù)計(jì)算分析得到的結(jié)果，將本工程三種方案工程造價(jià)列如表4所示。從表4中結(jié)果可以看到，基于天然地基持力的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案造價(jià)最為經(jīng)濟(jì)，CFG樁方案造價(jià)略高于方案一，基本持平，而采用預(yù)應(yīng)力靜壓管樁的方案三造價(jià)則大大高于其他兩種地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。顯然，方案一在本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中有較大的綜合優(yōu)勢(shì)。

表4 三種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性比較

5 結(jié)語(yǔ)

本地庫(kù)工程通過(guò)計(jì)算分析，提出了三種不同的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，并且通過(guò)對(duì)這三種方案進(jìn)行綜合比較，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論:

1)從施工工期來(lái)講，采用天然地基作為持力層，筏板基礎(chǔ)方案省去了打樁和驗(yàn)樁的過(guò)程，工期最短，而CFG樁方案工期最長(zhǎng)。

2)從經(jīng)濟(jì)造價(jià)來(lái)講，筏板基礎(chǔ)方案與CFG樁方案造價(jià)相當(dāng)，較管樁方案經(jīng)濟(jì)許多。

3)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，特別是小高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，預(yù)應(yīng)力靜壓管樁往往表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益。然而在本地庫(kù)工程中卻不然。筆者認(rèn)為，本工程場(chǎng)地土未能提供較為理想的樁側(cè)和樁端阻力導(dǎo)致樁身過(guò)長(zhǎng)，而盡管如此，按經(jīng)驗(yàn)公式倒算的單樁豎向承載力特征值也遠(yuǎn)小于樁身本身能夠承受的豎向承載力極限，預(yù)應(yīng)力靜壓管樁無(wú)法得到充分發(fā)揮，直接反映為較差的經(jīng)濟(jì)效益。

4)綜合而言，基于天然地基持力的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，其綜合造價(jià)、施工工期均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，本工程建議采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

［1］GB 50007-2001，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］成 杰，常明波.復(fù)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探討［J］.山西建筑，2011，37(30):75-76.