谈基础选型

谈基础选型

欧阳稳

灵川县国土资源局

摘要：桂林灵川县某中学教学综合楼是六层教学楼，在设计和施工过程中根据现场情况的变化，对基础型式进行了多次变更和处理。就本工程探讨复杂地基的基础选型。

关键词：地基；基础；选型；重要性

引言

灵川县位于广西东北部，地处湘桂走廊南端，东、南、西三面环抱世界风景名城桂林市，东北与兴安县、东南与灌阳县、恭城县交界，西北与龙胜县为邻，西与临桂县接壤，南与阳朔县相连，为历代“楚越往来之要冲”。县城距桂林始发站7公里，湘桂铁路、国道322线、桂海高速公路和桂林绕城高速公路纵贯全境。近年来，充分利用桂林市城区框架扩大及旅游业发展需求，以聚集人气、发展地方经济为目的，在严格遵循总体规划的前提下，引导建筑业加大发展力度。

根据现行建筑抗震设计规范，结合自身设计的实践经验，从工程实例中探讨复杂地基的基础选型。

一、地基的基础重要性

基础是建筑物和地基之间的连接体。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基。从平面上可见，竖向结构体系将荷载集中于点，或分布成线形，但作为最终支承机构的地基，提供的是一种分布的承载能力。

（1）如果地基的承载能力足够，则基础的分布方式可与竖向结构的分布方式相同。但有时由于土或荷载的条件，需要采用满铺的伐形基础。伐形基础有扩大地基接触面的优点，但与独立基础相比，它的造价通常要高的多，因此只在必要时才使用。不论哪一种情况，基础的概念都是把集中荷载分散到地基上，使荷载不超过地基的长期承载力。因此，分散的程度与地基的承载能力成反比。有时，柱子可以直接支承在下面的方形基础上，墙则支承在沿墙长度方向布置的条形基础上。当建筑物只有几层高时，只需要把墙下的条形基础和柱下的方形基础结合使用，就常常足以把荷载传给地基。这些单独基础可用基础梁连接起来，以加强基础抵抗地震的能力。只是在地基非常软弱，或者建筑物比较高的情况下，才需要采用伐形基础。多数建筑物的竖向结构，墙、柱都可以用各自的基础分别支承在地基上。中等地基条件可以要求增设拱式或预应力梁式的基础连接构件，这样可以比独立基础更均匀地分布荷载。

（2）如果地基承载力不足，就可以判定为软弱地基，就必须采取措施对软弱地基进行处理。软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。勘察时，应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况，根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。冲填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。

二、案例分析

（1）工程简介：本教学楼为框架结构，首层层高4.0m，二～六层层高均为3.6m；部分为一层，为阶梯教室，层高为6m。地基大部分为浅埋的硬塑粘土，地基承载力180kPa；教室部分约有1/3的地基为淤质粘土，地基承载力仅80kPa；粘土层下为微风化灰岩，埋深约6～8m。

（2）基础选型：根据岩土勘察资料，硬塑粘土为良好的持力层，而淤质粘土承载力低下，不经处理无法作为持力层，而灰岩承载力高，可作为良好的桩端持力层。由于六层教室荷载较大，又无法以淤质粘土为持力层，故初步选择以灰岩为桩端持力层，采用人工挖孔灌注桩，以充分利用灰岩的承载力。而阶梯教室仅一层，竖向荷载较小，由于是大跨结构，柱脚弯矩较大，故选择以硬塑粘土为持力层，采用柱下独立基础，利用独立基础进行抗弯设计。两者层数不同，荷载不同，持力层不同，基础型式也不同，在两者之间设置了沉降缝，将两者完全分开。

（3）施工现场处理：在施工桩基时，由于灰岩坚硬，且部分灰岩存在溶洞，采取炸药爆破作为施工手段。在爆破施工时，附近的两层砖砌旧民居出现震动、墙体开裂的现象，遭到居民的投诉，不得不暂停施工。根据施工现场的实际情况，我院对地基进行局部开挖，探明淤质粘土是由于硬塑粘土低洼部分遭到水沟漏水长期浸泡而成，如果进行地基处理，还是可以作为持力层的。深层搅拌桩是通过专用的深层搅拌机械钻入软弱地基深部，喷射特定的固化剂同时将软弱土层和固化剂搅拌均匀，使软弱土层硬结而提高地基土的强度的地基处理工法，工艺成熟，施工简便，是一种经济可行的软弱地基处理技术。但根据以往经验，地基处理后建筑的沉降相对较大，为了避免出现不均匀沉降，在硬塑粘土和淤质粘土分界线上设置了沉降缝，基础型式转而改用柱下十字条形基础，以增大基础的整体性，减小不均匀沉降。

（4）地基处理：经过计算，对淤质粘土采用深层搅拌桩进行地基处理。深层搅拌桩桩径d=500，桩长6000，间距750，按梅花状布置，面积置换率m=0.35，固化剂采用425标号水泥，掺入量为土重的12%，设计地基承载力=180kPa。施工严格按《建筑地基处理技术规范》进行施工及验收。深层搅拌桩施工完成90天后由地质勘察部门进行了现场载荷试验，试验结果表明地基承载力和沉降都满足设计指标。

本工程已于竣工并投入使用，近期在工程回访时未发现墙体开裂、建筑倾斜等不良现象，沉降缝两边无明显沉降差，没有出现不均匀沉降，能够满足教学楼的正常使用，说明地基处理是成功的。

（5）结论：本工程从开工到竣工，开始选择桩基础型式，是因为桩基础承载力高，施工方便快捷，比较经济。但由于爆破施工引起附近民居开裂，不得不进行基础变更，对已经开挖的桩孔采用砂石回填密实。在地基处理的同时，还要考虑到地基处理后的沉降稳定性，因而选择基础刚度和基础整体性更好的十字条形基础。考虑到硬塑粘土和进行地基处理后的淤质粘土之间的压缩模量不同，最终沉降量也不同，在两种地基土的分界线设置了沉降缝，以避免由于两边建筑最终沉降量不同造成建筑出现开裂。从本工程实例中可以看到，基础型式要根据建筑的上部结构型式和柱脚内力、地基土的承载力大小和埋深、有无软弱地基进行综合的比较，才能选出安全可靠、经济性较好的基础型式。

三、其他建议

（1）基础选型、埋深、布置是否合理。一般红粘土层上的浅基础宜浅埋，充分利用硬壳层，但不得小于0.5m.基础类别不宜超过2种。注意放在不同持力层、荷载差别大、地基较软弱、持力层厚薄不均匀等情况的基础沉降差应有控制措施，如设置沉降缝或调整基底附加压力，采用墙下扩展基础、十字交叉基础、人工挖孔桩等基础形式。多层砌体结构优先采用无筋扩展基础，地基较软弱时应设置基础圈梁。高层建筑基础埋深满足《建筑地基基础设计规范》，人工挖孔桩埋深由有可靠侧向限制的深度计算至承台底，无承台的可以算至柱纵向钢筋的锚固深度。浅基础基底不在同一深度时应放阶，局部软弱地基应处理。抗震设防区独立基础和人工挖孔桩应设置双向拉梁。

（2）地基承载力及变形计算要规范。首先满足《建筑地基基础设计规范》。承载力应根据《岩土勘察报告》提供，基底交叉处面积不得重复计算。注意地基基础荷载效应的取用，地基承载力计算采用标准组合、地基变形计算采用准永久组合、基础内力和强度计算采用基本组合。注意需要进行地基变形计算的范围。

（3）地基处理设计时，应考虑上部结构，基础和地基的共同作用，必要时应采取有效措施，加强上部结构的刚度和强度，以增加建筑物对地基不均匀变形的适应能力。

四、结论

基础是最重要的，设计中有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

[1]建筑地基处理技术规范.

[2]加固软土地基施工技术规程.

[3]叶观宝.地基加固新技术[M].北京：机械工业出版社.