某多層建筑天然地基處理問題的探討

楊國兵，楊青

（1.滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 滁州 239000；2.滁州學(xué)院地信學(xué)院，安徽 滁州 239000）

0 引 言

天然地基因其埋深較淺，持力層無需人工處理，能充分利用原狀土且開挖土方工程量較小、工期短而受到工程設(shè)計(jì)界的首選。設(shè)計(jì)單位主要工程負(fù)責(zé)人往往注重復(fù)雜地基處理和基礎(chǔ)方案遴選，對(duì)低層和多層建筑地基、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及跟蹤服務(wù)放手由年輕人去做，沒有引起關(guān)注。實(shí)際上，基礎(chǔ)埋深（地基持力層的選擇）會(huì)受到上部結(jié)構(gòu)荷重、相鄰建筑物埋深、地震烈度、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件及有無地下室使用要求等諸多因數(shù)的影響，因此確定基礎(chǔ)埋深是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。基礎(chǔ)埋深確定是否科學(xué)或得當(dāng)，從資源合理利用方面直接影響著工程造價(jià)?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)條文中也已明確了對(duì)基礎(chǔ)寬深超過一定限值需要對(duì)地基承載力特征值進(jìn)行修正的情況和具體公式，涉及軟弱下臥層尚須進(jìn)行承載力驗(yàn)算等等。 但是我們的設(shè)計(jì)人員往往并沒有對(duì)此引起足夠的重視。在地基驗(yàn)槽過程中欠考慮，或經(jīng)驗(yàn)不足或處理問題簡單化，特別是出現(xiàn)嚴(yán)重的超深時(shí)， 對(duì)原地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響熟視無睹，造成設(shè)計(jì)相當(dāng)保守，對(duì)國家或投資者造成重大損失。

1 工程案例

某鎮(zhèn)美好鄉(xiāng)村建設(shè)，建設(shè)規(guī)模近10 萬m2，均為多層、別墅型住宅建筑和低層商業(yè)用房，該項(xiàng)目地處起伏不大（局部起伏較大）的丘陵地區(qū)，場地的基本地震烈度為6°，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂構(gòu)造，第四紀(jì)以來未受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，未發(fā)現(xiàn)全新活動(dòng)的斷裂，屬于相對(duì)穩(wěn)定地塊。場地土分層具體情況如下。

第①-1層：耕土，層厚0.4m～1.50m,層頂埋深0.00m～0.00m，層底標(biāo)高20.20m～31.90m，灰、灰黃色，稍濕，松散。

第①-2層： 素 填 土， 層 厚0.4m～6.70m, 層 頂 埋 深0.00m～0.00m，層底標(biāo)高18.10m～28.10m，灰黃色，稍濕，松散。

第②層：粉質(zhì)粘土層（Q4aI+PI），層厚0.3m～4.60m,層頂埋深0.40m～1.30m，層底標(biāo)高16.30m～25.60m，灰黃色，濕，軟塑-可塑，干強(qiáng)度中等，中等韌性，搖震反應(yīng)無，切面稍有光澤。fak=130kPa，Es=5.25MPa。

第③層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層（Q4aI+pI），層厚0.5m～4.40m,層頂埋深1.30m～5.30m，層底標(biāo)高15.00m～22.20m，灰黑色，流塑～軟塑，干強(qiáng)度中等，中等韌性，搖震反應(yīng)無，切面稍有光澤。fak=70kPa，Es=4.14MPa。

第④層：粉質(zhì)粘土層（Q4aI+pI），層厚1.00m～7.30m,層頂埋深0.70m～5.80m，層底標(biāo)高12.80m～21.20m，灰黃色，濕，軟塑～可塑， 干強(qiáng)度中等， 中等韌性， 搖震反應(yīng)無， 切面稍有光澤。fak=150kP a，Es=6.38MPa。

第⑤層： 粘土層（Q4aI+pI）， 層厚5.00m～9.60m, 層頂埋深0.40m～8.60m，層底標(biāo)高12.80m～21.20m，黃褐色，濕，可塑～硬塑，干強(qiáng)度高，高韌性，搖震反應(yīng)無，切面光滑。 fak=210kPa，Es=10.65MPa，ηd=1.6。

本工程擬建建筑物設(shè)計(jì)采用第⑤層做持力層，基礎(chǔ)為墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。實(shí)際基礎(chǔ)施工前，因場地大面積土方調(diào)配，部分低洼地段填土達(dá)1.50m～3.00m，致使部分樓號(hào)基槽開挖至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)底標(biāo)高-1.500m 時(shí)，仍然未達(dá)原天然地面標(biāo)高，形成基礎(chǔ)“懸”在填土中。施工單位地基改變土方開挖方案，大開挖至地質(zhì)勘察報(bào)告單位現(xiàn)場要求的第⑤層粘土層，造成部分基礎(chǔ)超深2.00m～4.50m 不等?？辈煸O(shè)計(jì)單位派人驗(yàn)槽時(shí)當(dāng)即決定， 超深部分一律或進(jìn)行級(jí)配碎石回填夯實(shí)2.000m～3.500m，（經(jīng)檢測， 處理后石子墊層地基承載力達(dá)210kP a）或直接做墊層，而條基、獨(dú)立柱基斷面尺寸配筋保持不變。造成不少條形基礎(chǔ)墻被埋高達(dá)4m 左右（因設(shè)計(jì)不考慮地下室）。

2 不同地基處理方案比較

現(xiàn)以某3 層別墅建筑大開挖為例， 原設(shè)計(jì)至第⑤層粘土層，-3.00 為④層粉質(zhì)粘土層地基承載力特征值為150kN/m2，勘察設(shè)計(jì)單位驗(yàn)槽后，強(qiáng)調(diào)持力層必須達(dá)到第⑤層粘土層，處理有如下兩種情況：①基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高確定為-5.000m（第⑤層粘土層地基承載力特征值為210kN/m2），基礎(chǔ)其他不變；②碎石回填夯實(shí)3.5m,基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高確定為-1.500m,基礎(chǔ)其他不變（以上情況①②均為實(shí)際發(fā)生類型）?，F(xiàn)以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)分析：情況①若選第④層粉質(zhì)粘土層為持力層，基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高確定為-3.000m，fak=150kPa，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)5.2.4，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m 或埋置深度大于0.5m 時(shí)， 從載荷試驗(yàn)或其它原位測試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηbγm(d-0.5)。

不同地基處理方案對(duì)比表1m2 表1

式中：fa——修正后的地基承載力特征值（kP a）

fak——地基承載力特征值（kP a），按本規(guī)范第5.2.3 條的原則確定

ηb、ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)， 按基底下土的類別查表5.2.4 取值

γ——基礎(chǔ)底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度

b——基礎(chǔ)底面寬度（m），當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度小于3m 時(shí)按3m 取值，大于6m 時(shí)按6m 取值

γm——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土層取有效重度

d——基礎(chǔ)埋置深度（m），宜自室外地面標(biāo)高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工完成時(shí)，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對(duì)于地下室，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基時(shí)，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起；當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。

本案方案③fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-3)=150+1.6×19.2×（3-0.5）=150+76.8=226.8kPa 大 于210kPa，（本 案γm=19.2kN/m3）即采用第④層粉質(zhì)粘土層為持力層完全滿足設(shè)計(jì)要求，不必再深挖基坑。 方案①：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=210+1.6×19.2×（5-0.5）=210+138.24=348.24kPa 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 大 于210kPa， 有 巨 大 潛 力 可挖，基礎(chǔ)底板、高度及配筋應(yīng)重新設(shè)計(jì)比較可?。ㄒ姳?）。

對(duì)整個(gè)工程來說，這是一筆多么可觀的數(shù)字！地基處理應(yīng)視地質(zhì)情況講究科學(xué)性（依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范）、合理性，在確保安全性的前提下追求經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3 結(jié) 語

地基處理的目的是改良地基土的工程特性，其加固原理包括置換、排水固結(jié)、灌入固化物、振密和擠密、加筋等，確定地基處理方法時(shí)需綜合考慮資料收集，特別當(dāng)現(xiàn)場條件變化時(shí)更要多考慮方案比選。對(duì)于低層建筑的地基處理往往因?yàn)閱栴}不復(fù)雜而增加了設(shè)計(jì)人員的隨意性，尤其在當(dāng)前廣大鄉(xiāng)村出現(xiàn)新農(nóng)村建設(shè)高潮時(shí)期。如果我們?nèi)鄙賹I(yè)審視態(tài)度，就認(rèn)為地基處理增加的費(fèi)用理所應(yīng)當(dāng)，必不可少。當(dāng)確定了工程進(jìn)行深度修正后的地基承載力與下層持力層匹配時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮深度修正帶來的不容忽視的巨大潛力。

[1]GB50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3]劉金波，等.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)禁忌及實(shí)例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.