劉 兵

（廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院 廣州510290）

0 引言

廣東省惠州市博羅縣某醫(yī)院住院樓為地上11 層框架剪力墻結構，設有1 層地下室車庫，為博羅縣2019 年縣政府重點督辦的PPP 項目，工期要求嚴格控制。CFG 樁復合地基施工完畢后樁基檢測不能滿足原設計要求，接下來如何確保結構安全同時又不至于對工期及造價帶來較大影響，是設計調整方案須面對的主要挑戰(zhàn)。

1 場地地質條件簡述及基礎設計

場地地下室底板以下分布有2～10 m 厚的粉質粘土層，由殘積層及部分洪積層構成，其中洪積層承載力特征值為180 kPa，殘積層為220 kPa，其下為強風化（1～3 m）、中風化泥質粉砂巖（見圖1）。

圖1 場地典型地質條件剖面Fig.1 Tipical Geological Conditions Section of the Site

工程含地下室共12 結構層，豎向折算荷載按15 kN/m2近似取值，為 12×15 kN/m2=180 kPa，底板以下粉質粘土層承載力能滿足上部結構要求，因此采用筏板基礎可以滿足設計要求；地基變形壓縮層厚度若算至中風化泥質粉砂巖面，上覆土層厚度4～9 m，平均厚度約6 m；筏板尺寸約23 m×78 m，壓縮土層平均厚度約為基礎筏板寬度的25%，按一維壓縮近似不考慮地基土應力擴散，最不利鉆孔剖面計算最大沉降約150 mm，雖未超過規(guī)范200 mm 限值，但局部過大沉降可能會給基礎結構帶來過大內力甚至開裂，同時也可能影響日后正常使用。為減少沉降變形并充分考慮工程經濟性，基礎筏板下采用間距2 500 mm 矩形布置的CFG復合地基疏樁減沉方案，單樁承載力特征值450 kN，樁長4～10 m，以中風化泥巖為樁端持力層。

2 地基基礎驗收檢測出現(xiàn)的問題及思考應對

CFG 樁施工完畢，地基基礎檢測驗收單樁承載力特征值為360 kN，較設計要求承載力450 kN 低20%，樁間土4點壓板試驗結果均能滿足要求。接下來設計如何選擇加固補強方案，除了安全考量還應該考慮工期、造價、施工的便利可行性。通常對原設計調整最小的方案是補20%的CFG樁來滿足原設計要求，但樁基重新進場補樁及相應的驗收檢測勢必對工程造價控制及工期造成嚴重影響?？紤]本工程基礎樁基僅是為了控制沉降，設計基礎補強方案只需聚焦工程最終沉降變形的準確評估和控制。

目前基礎沉降的計算方法很多，例如彈性理論法、現(xiàn)場載荷試驗法、數(shù)值計算法等［1］，而用原位壓板試驗求取地基土的變形參數(shù)，用于地基沉降計算是克服取樣擾動的較好方法，壓板載荷試驗的應力狀態(tài)與基礎受力狀態(tài)非常類似，過去也有很多學者探討過用壓板試驗去計算沉降的方法，包括Terzaghi-peck 等人［2］、焦五一［3］、張在明［4］等，實際工程較常用的做法是以彈性半空間理論按壓板載荷試驗P-s曲線，獲得地基礎土的變形模量E0=I0（1-u2）pd/s［5］，并按s=（1-u2）pdω/E0［6］計算沉降變形，但此法沒有很好地解決尺寸效應問題，也有一定局限性。因此楊光華等人提出原位切線模量法和割線模量法，分別根據(jù)硬土及軟土的沉降變形不同特點，建立了不同荷載水平與變形模量關系的本構模型［7，8］，較好地解決了基于變形模量的沉降變形計算中基礎尺寸效應問題。但是壓板載荷試驗獲取變形模量法的基礎沉降計算，基于無限半空間彈性體假定的三維空間應力狀態(tài)，本工程基礎下為有限壓縮土層，平均壓縮土層厚度僅約為基礎寬度的25%，沉降變形更接近一維壓縮狀態(tài)，因此并不適合采用基于變形模量的計算方法，采用壓縮模量的沉降計算法與本工程相對薄壓縮層的變形特點更吻合。

3 根據(jù)載荷試驗得出壓縮模量，并對基礎的工后沉降進行分析

筏板下樁間土層共計4 處壓板載荷實驗點，壓板尺寸1 m×1 m，最大試驗荷載360 kPa下對應的基礎沉降分別為17.19 mm，30.10 mm，9.00 mm，19.83 mm，為了評估最大可能沉降，選取P-s曲線下降最快壓板試驗點為參考，對應最大沉降變形值為30.10 mm（特征值對應的沉降8.0 mm）。

相應沉降變形計算選用的壓縮模量Ea可根據(jù)壓板P-s曲線，按布辛奈斯克理論解反算：

剛性壓板下P-s曲線最大加載360 kPa 對應的最大沉降s360=0.03 m，近似為柔性荷載下平均沉降sm-360，對應的中心點最大沉降為ss-360=sm-360×（1.12/0.95）=0.035 m［10］。

若壓縮變形計算土層厚度取基底下3倍壓板寬度的主要受力土層范圍，h=3 m，查得平均附加應力系數(shù)為α=0.080 5，計算對應Ea=10.0 MPa；若壓縮變形計算土層厚度取基礎下壓縮土層平均厚度6 m，h=6 m，查得平均附加應力系數(shù)為α=0.043 5，計算對應Ea=10.74 MPa。

若取P=180 kPa與基底實際標準壓應力平均值接近，對應的壓板沉降變形s180=0.008 m，相應于柔性荷載作用最大中心沉降ss-180=sm-180×（1.12/0.95）=0.009 43 m，算得 3 m 和 6 m 壓縮 土 層 下 ，Ea分 別為 18.40 MPa、19.93 MPa。

根據(jù)實際載荷試驗反算土層壓縮模量Ea=10.00～19.93 MPa，均較地勘給出（取土樣經過擾動）實驗室試驗結果Ea=6.88 MPa 為大，因此基礎沉降變形計算依據(jù)現(xiàn)場載荷試驗反算取10.0 MPa 偏于保守，同時偏于安全不考慮未達設計要求的CFG 疏樁對壓縮模量的影響，平均沉降s=P·h/Ea（按不考慮應力擴散的一維壓縮），最大預估沉降變形s=180×6/10 000=0.108 m。

4 基礎設計調整

考慮適當增大筏板面積15%，則壓縮土層計算應力相應減少13%，沉降變形s=180×（1-0.13）×6/10 000=0.094 m，另考慮整體結構實際施工抬高30 mm 預留沉降，考慮裙樓基礎沉降20～30 mm，則預估最終主樓與裙樓剩余沉降高差在20～40 mm，待沉降基本完成、沉降后澆帶封閉后易于在樓層裝修層內消化，不至于對日后使用造成影響。

此外由于加大筏板基礎面積15%，相應將基礎板厚由原設計的700 mm 增大至800 mm，適當增加基礎剛度有利于減緩不均勻沉降變形。筏板基礎計算分析采用有限板元計算模型，不考慮上部結構剛度對基礎剛度的貢獻，分別以文克勒彈性地基及倒樓蓋法受力模型進行計算分析，并對基礎筏板進行包絡設計。

5 結語

在工程建設過程中，設計常遇到由于各種原因造成的實際施工質量檢測與設計要求不相符的情形，滿足結構安全性、經濟性且易于操作的應對方案，須結合具體的工程及事件，同時要求專業(yè)設計人員須具備較強的職業(yè)責任心，方能采取最佳應對措施。本案應對基礎樁基承載力檢測不滿足原設計要求的問題，并未簡單地要求施工方按原設計要求補強，而是聚焦原設計沉降控制的核心關鍵問題，充分利用驗收檢測產生的數(shù)據(jù)來調整原設計方案，為業(yè)主找到了對工期及造價影響最小的最優(yōu)處理方案。