某项目基础方案比选

[摘要] 某项目住宅塔楼下地质情况较为复杂，采用了三种基础方案：天然基础方案、地基处理方案、桩承台基础方案进行比选，通过分析基础方案的难点，计算各方案挖方量、混凝土量、钢筋用量、桩长等方面进行综合经济性比选，选出最优方案。

[关键词] 方案比选；难点分析；地基处理；经济性比较

1  工程概况

该项目位于成都市成华区，交通便利、环境优越；项目占地面积约1.31万m2，总建筑面积约3.96万m2，项目地上由1栋18层、1栋25层高层住宅以及2栋7层住宅组成，地下为两层地下室（局部一层），本文进行基础方案比选的楼栋为3号楼（7层）。

2  基本参数

抗震烈度：7度（0.10g）                       设计地震分组：第三组

特征周期：0.45s                            场地类别：Ⅱ类

基本风压：0.30kN/m2                       地面粗糙类别：C类

抗震等级：四级                            结构体系：剪力墙结构

嵌固端部位：基顶                          楼板类型：现浇混凝土楼板

楼层板厚度：楼层130mm，屋面120mm       层高：3.0m

结构高度：23.650m

3  地质条件

根据本工程岩土工程详细勘察报告：3号楼下典型工程地质图详图3.1和图3.2。图中红色粗线处为负二层板面标高，洋红色粗虚线处为负一层板面标高。岩土工程的特性指标建议值详表3.1。

图3.1 工程地质平面图

图3.2 工程地质剖面5-5’

4  基础难点分析

本项目地下为两层地下室（局部一层），因场地局限性和建筑指标要求，存在以下难点：

基底高差过大。3号楼地下局部为一层地下室，因其位于两层地下室交界处，3号楼基础与相邻负二层地下室底板或独立基础板面高差3.90m。根据《建筑地基基础设计规范》和参考《上海市地基基础设计规范》确定建筑物的埋置深度时，应保证施工及使用期间相邻建筑物的安全和正常使用。当基础深于相邻原有建筑物基础或新建建筑物相邻基础的埋置深度不同时，基础底面容许高差一般取两基础间净距的1/2。

本工程基础采用天然基础时，主楼基础与相邻地库独立基础底的高差与水平净距比值不满足相关规范的要求。

负一层底板标高处持力层存在软弱层或基底下卧层存在液化土层。根据地勘工程地质剖面图5-5’所示：负一层板面标高处为③1粉质黏土（硬塑），负二层板面标高处为③2粉质黏土（可塑），③2粉质黏土（可塑）下有厚度为1m左右的⑤细砂软卧层。

由地勘报告可知：③1粉质黏土（硬塑），场地局部分布，厚度变化大，均匀性较差，力学性质较差，具一定承载力，未经处理不宜作为高层建筑的基础持力层，可作为纯地下室基础持力层和多层建筑持力层。③2粉质黏土（可塑），场地局部分布，厚度变化大，均匀性较差，力学性质较差，具一定承载力，未经处理不宜作为高层建筑的基础持力层，可作为纯地下室基础持力层和多层建筑持力层。⑤细砂：场地内该层主要分布于卵石顶板，场地分布不均匀，厚度变化较大，力学性质较差，承载力较低，为液化土层，基础底持力层存在细砂时，细砂应予以清除。

5  基础方案分析及对比

根据地质情况，项目拟采用天然基础方案、地基处理方案、桩承台基础方案三种基础方案进行比选。

5.1天然基础方案

基础采用600mm厚整体筏板基础，并根据冲切计算需要筏板局部加厚。根据计算，筏板基底反力约为160KPa，筏板以③2粉质黏土（可塑）作为持力层，土方挖至地下室负一层底板标高。

该基础方案有以下要求：

（1）根据地勘报告：筏板基础底持力层为③3粉质黏土（软塑）时，需要采取换填处理。

（2）根据地勘报告：⑤细砂为液化土层，筏板基础底局部持力层下当存在细砂软弱下卧层时，该处持力层土层及细砂层需要全部挖除，并进行换填。

（3）筏板基础需要从负一层和负二层交界处开始降标高，并按照规范要求进行放阶和折板，降标高处的筏板，板面以上再回填压实系数不小于0.94的回填土。

综上所述，天然基础方案时，筏板基础下地基持力层土层种类较多，持力层地基承载力特征值变化较大，软弱土层较多较深，换填方量无法控制，需根据现场实际开挖情况来定，造价无法控制，因此不建议采用天然基础方案。本文主要针对以下两种基础方案进行比选。

5.2地基处理方案

基础采用600mm厚整体筏板基础，并根据冲切计算需要筏板局部加厚。基础板面标高降至负二层地库底板板面标高，将负二层板面标高至负一层板面标高的土方全部清除，做成结构空腔，以避免进行二次回填增加费用。筏板以下的基础土层采用CFG桩进行地基处理。

据地勘资料，取相对不利的ZK23钻孔进行计算，桩端进入中密以上卵石层不小于1.2m且桩长不小于6.5m，CFG桩侧土侧阻力特征值详表5.2.1，CFG桩复合地基设计基本参数取值详表5.2.2。

表5.2.1 CFG桩侧土侧阻力特征值

表5.2.2  CFG桩复合地基设计基本参数取值表

由《建筑地基处理技术规范》中式7.1.5-3及式7.1.6-1计算单桩承载力特征值包络取小后约为：1030kN。

经计算实际面积置换率m=0.023，由《建筑地基处理技术规范》式7.1.5-2进行计算复合地基承载力特征值如下：

fspk=λm（Ra/Ap）+β（1-m）fsk

=0.8×0.070×（1030/0.283）+0.9×（1-0.070）×150

=199kPa，

满足基础承载力要求。CFG桩平面布置如图5.2.1。

图5.2.1  CFG桩平面布置图

5.3桩承台基础方案

基础板面标高为负一层板面标高，采用桩直径为800mm（旋挖灌注桩）的桩承台+抗水板基础，该基础方案有以下要求：

（1）因部分桩承台凸出负二层侧壁，此种位置的承台板面标高需要降至负二层板面标高；

（2）桩施工前，应将相关范围的负二层提前施工完毕，待负二层侧壁后回填压实完毕后，方可进行桩基施工；

（3）回填土应选砂卵石分层回填，每层回填厚度不大于300mm，压实系数不小于0.94。其剖面示意如图5.3-1。

图5.3.1 负一层与负二层交界处侧壁外侧回填示意

据地勘资料，取相对不利的ZK23钻孔进行计算，桩端进入中密以上卵石层不小于3.0m且桩长不小于15.00m，桩端阻力、侧阻力特征值详表5.3.1。

表5.3.1 桩端阻力、侧阻力建议值表

由《建筑桩基技术规范》式5.3.5进行计算，单桩承载力特征值约为2500kN，其平面布置图如图5.3.2。

图5.3.2  桩承台基础平面布置图

6  分析结果及结论

根据以上分析和计算，方案二和方案三对比如下：

以上三种基础方案：方案一，天然基础方案不建议采用（理由详5.1节）；方案二，开挖量较大，施工方便，质量便于控制，经济性更好；方案三，施工不方便，工期较方案二略长，个别回填土较厚区域，压实施工难度较大（压实系数需≥0.94），换填压实量大，工期较长。综上所述，建议采用方案二：地基处理方案。

参 考 文 献

［1］ 建筑抗震设计规范： GB 50011—2010   2016 年版  北京： 中国建筑工业出版社， 2016．

［2］ 混凝土结构设计规范GB 50010-2010   2015年版   北京： 中国建筑工业出版社， 2015．

［3］ 建筑地基基础设计规范GB 50007-2011            北京： 中国建筑工业出版社， 2011．

［4］ 建筑地基处理技术规范JGJ 79-2012              北京： 中国建筑工业出版社， 2012．

［5］ 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008                  北京： 中国建筑工业出版社， 2008．

［6］ 上海建设工程规范地基基础设计规范DG/TJ08-11-2010  上海： 中国建筑工业出版社， 2010．