某地庫工程地基基礎(chǔ)設(shè)計方案分析與經(jīng)濟(jì)比較

郭 可

(太原市建筑設(shè)計研究院，山西太原 030002)

1 工程概況

某單層地庫工程，柱網(wǎng)8.2 m ×8.2 m，地庫層高3.8 m，采用框架結(jié)構(gòu)，無梁樓蓋。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)計方式。

2 地質(zhì)情況

本工程基礎(chǔ)頂面標(biāo)高－6.560 m，絕對高程772.89 m。場地土頂面現(xiàn)狀標(biāo)高776.90 m，抗浮設(shè)計水位771.48 m，無需考慮水浮力對基礎(chǔ)設(shè)計的影響。根據(jù)地質(zhì)勘查報告的揭示，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)計方案分析

現(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況及場地土的物理力學(xué)指標(biāo)，擬對本工程采用三種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案進(jìn)行計算分析。計算的原則為:受力相同，取各方案中最為經(jīng)濟(jì)的計算結(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。筏板計算采用倒樓蓋無梁樓蓋經(jīng)驗公式法計算。計算結(jié)果見圖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)行場地土地基處理，基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)形式。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載以及基礎(chǔ)本身的自重，測算要求處理后復(fù)合地基承載力特征值為370 kPa。計算結(jié)果見圖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—承臺基礎(chǔ)設(shè)計。測算要求管樁單樁豎向承載力特征值達(dá)到630 kN。計算結(jié)果見圖3及表3。

圖1 筏板配筋圖

圖2 CFG地基處理，獨立基礎(chǔ)方案

圖3 預(yù)應(yīng)力管樁—承臺基礎(chǔ)方案

表3 三種基礎(chǔ)設(shè)計方案計算結(jié)果

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

CFG樁具有施工方便高效、樁身質(zhì)量可靠、檢測直觀等優(yōu)點，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)重振動和噪聲污染。靜壓管樁施工中無噪聲，無振動，由于工廠加工，樁身質(zhì)量可靠，施工速度快，場地整潔，但在實際工程中有能否穿透硬夾層的心理擔(dān)憂。另外由于驗樁時間的要求，CFG樁工期要比靜壓管樁多10 d～20 d左右。對于工期要求比較緊的工程，靜壓管樁適用性更高。在硬夾層較厚的場地中，CFG樁更為可靠。

與其他兩種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案相比，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的時間，從而大大的縮短了工期，給甲方帶來可觀的經(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，工程造價是甲方及設(shè)計選定基礎(chǔ)方案的關(guān)鍵。根據(jù)計算分析得到的結(jié)果，將本工程三種方案工程造價列如表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)計方案造價最為經(jīng)濟(jì)，CFG樁方案造價略高于方案一，基本持平，而采用預(yù)應(yīng)力靜壓管樁的方案三造價則大大高于其他兩種地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。顯然，方案一在本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計中有較大的綜合優(yōu)勢。

表4 三種基礎(chǔ)設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)性比較

5 結(jié)語

本地庫工程通過計算分析，提出了三種不同的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案，并且通過對這三種方案進(jìn)行綜合比較，得到了以下幾點結(jié)論:

1)從施工工期來講，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樁的過程，工期最短，而CFG樁方案工期最長。

2)從經(jīng)濟(jì)造價來講，筏板基礎(chǔ)方案與CFG樁方案造價相當(dāng)，較管樁方案經(jīng)濟(jì)許多。

3)以往的工程經(jīng)驗，特別是小高層建筑的地基基礎(chǔ)設(shè)計中，預(yù)應(yīng)力靜壓管樁往往表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益。然而在本地庫工程中卻不然。筆者認(rèn)為，本工程場地土未能提供較為理想的樁側(cè)和樁端阻力導(dǎo)致樁身過長，而盡管如此，按經(jīng)驗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)計方案，其綜合造價、施工工期均具有明顯的優(yōu)勢，本工程建議采用此方案進(jìn)行設(shè)計。

［1］GB 50007-2001，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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)計探討［J］.山西建筑，2011，37(30):75-76.