不規(guī)則建筑物地基處理及基礎(chǔ)設(shè)計探討

李曉萍

陜西建工集團總公司建筑設(shè)計院 710054 西安

帶裙樓不同高度的不規(guī)則高層建筑，因為建筑物各部分主體及裙樓高度不同，所受荷載差異大，造成持力層地基土的附加應(yīng)力不均勻，從而使土體總壓縮變形的不均勻，形成建筑物不均勻沉降，影響建筑物的安全和整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

本文以某商住樓為實例，探討了在不改變建筑設(shè)計方案，滿足建筑功能要求的前提下，選擇經(jīng)濟合理的地基處理方法和基礎(chǔ)形式以減少不規(guī)則高層建筑不均勻沉降的方法。

1、工程概況

某商住樓為主裙樓一體，平面為“L”型，地下2層，地上裙房為3層，地上主樓分別為16+1層,19+1層和22+1層三個單元組成，其中一至三層為商場、四層以上為住宅，地下一層為商場和商業(yè)停車場，地下二層為丙類庫房和商業(yè)停車場。圖1 為結(jié)構(gòu)整體平面布置圖，圖2 為結(jié)構(gòu)三維模型圖。

2、工程地質(zhì)概況

場地地層自上而下依次由①-素填土（Q4ml），土層厚度1.40～3.40m、②-細(xì)砂（Q4eol），土層厚度4.20～7.80m、③-粉砂（Q4al+pl），土層厚度0.80～2.40m、④-粉土（Q4al）該層未揭穿，最大揭露厚度45.00m，全場分布。

場地地下水穩(wěn)定水位為11.20～12.10m，地下水屬潛水類型。④層粉土（Q4al）不具濕陷性，該土層地基土承載力特征值fak =240 KPa。

3、減少不均沉降的方法探討

對于帶裙樓不同高度的不規(guī)則建筑物，為了減少建筑物不均勻沉降，除了選擇合適的持力層和進行必要的地基處理以滿足地基承載力要求外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般對主樓和裙樓采用不同的基礎(chǔ)形式，降低主樓的沉降量，加大裙樓的沉降量，這樣既能減少主裙樓之間的差異沉降，又能節(jié)約成本。

因此為了減少不規(guī)則建筑物主樓各單元之間及主樓與裙房之間基礎(chǔ)不均勻沉降。可采取以下幾種方法：

減少高層主樓基礎(chǔ)沉降

擇壓縮性較低，厚度大于4m并且無軟柔下臥層的土層作為地基持力層；

適當(dāng)擴大基礎(chǔ)底面面積，以減少基礎(chǔ)底面單位面積上的壓力；

當(dāng)?shù)鼗�持力層為壓縮性較高的土層時，采取高層建筑建筑的基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基、裙房為天然地基的方法，或高層主樓與裙房采用不同直徑、長度的樁基礎(chǔ)，以減少沉降差。

使裙房基礎(chǔ)沉降量接近主樓基礎(chǔ)沉降值：

裙房基礎(chǔ)埋置在與高層主樓基礎(chǔ)不同的土層、使裙房基底持力層土的壓縮性大于高層主樓基底持力層土的壓縮性；

裙房采用天然地基，高層主樓采用樁基礎(chǔ)或復(fù)合地基；

裙房基礎(chǔ)盡可能減小基礎(chǔ)底面面積，不宜采用滿堂基礎(chǔ)，以柱下單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)為宜，并考慮主樓基底壓力的影響。當(dāng)裙房地下室需要有防水時，地面可采用抗水板做法，柱基之間設(shè)梁支撐抗水板或無梁平板，在抗水板下鋪設(shè)一定厚度的易壓縮材料，如泡沫聚苯板或干焦碴等，使之避免因柱基或條形梁基礎(chǔ)沉降時抗水板成為滿堂底板。易壓縮材料的厚度可根據(jù)基礎(chǔ)最終沉降值估計。抗水板上皮至基底的距離宜不小于1m，抗水板下原有土層不應(yīng)夯實處理，當(dāng)壓縮性低的土層可刨松200mm。

裙房基礎(chǔ)宜采用較高的地基承載力。此時地基承載力可進行深度修正。

4、地基處理方法及基礎(chǔ)形式的選擇

本工程平面布置和豎向布置均不規(guī)則，由于高層主樓各單元高度不同，各單元之間建筑荷載的差別，及裙房部分和高層部分之間建筑荷載的差別更大，都存在一定的沉降差異。

圖1 結(jié)構(gòu)整體平面布置圖

圖2結(jié)構(gòu)三維模型圖

根據(jù)本工程建筑場地大小，建筑物平立面體型、建筑物高度以及工程地質(zhì)特征，建筑基礎(chǔ)選擇④層沖積粉土作為建筑物持力層。在降低成本又滿足建筑要求的同時，對于裙房，④層沖積粉土的地基承載力已經(jīng)滿足設(shè)計要求，可以根據(jù)當(dāng)?shù)匾延薪ㄖ�物設(shè)計經(jīng)驗，對于裙房部分采用換填墊層法， 裙房部分從基坑底用級配良好的砂石分層回填夯實0.3米，從基礎(chǔ)邊外放500，要求壓實系數(shù)不得小于0.97，經(jīng)過換土墊層處理后，基礎(chǔ)承載力特征值不小于250KPa，滿足建筑物要求。

對主樓部分采用滿堂布置CFG樁處理，樁長10.0米，要求地基承載力特征值不小于400KPa，水泥粉煤灰碎石樁法（CFG樁）單樁承載力特征值為500kN;該樁在工程施工所在地具有成熟的施工經(jīng)驗，經(jīng)過整片地基處理后，基礎(chǔ)持力土層的壓縮模量提高，主樓部分的沉降減小，且能較大幅度的提高地基承載力。

除了對地基進行處理外，本次建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，裙房部分基礎(chǔ)采用柱下條形基礎(chǔ)，主樓部分基礎(chǔ)采用梁式筏型基礎(chǔ)，在主樓各單元依次擴大基礎(chǔ)底面積，以減少基礎(chǔ)底面單位面積上的壓力，減少沉降差異；主樓部分在16+1層和19+1層、22+1層之間布置一道伸縮縫兼做沉降縫，在主樓和裙房之間設(shè)置沉降后澆帶。

相比采用灌注樁進行地基處理，滿堂采用筏形基礎(chǔ)減少建筑物不均勻沉降的方法，本設(shè)計方案大大降低了地基處理和建筑物基礎(chǔ)部分的造價，設(shè)計方案滿足建筑結(jié)構(gòu)要求的同時經(jīng)濟合理。

圖3 基礎(chǔ)平面布置及后澆帶布置圖

5、結(jié)語

住宅作為商品，開發(fā)商要求在滿足使用要求的前提下，盡可能降低建筑成本，以獲得良好的經(jīng)濟效益。消費者則要求房屋房價適中，建筑質(zhì)量好，房屋安全可靠。因此，根據(jù)房屋的建造特點，在滿足安全性、耐久性和舒適性要求的前提下，對帶裙樓不同高度的不規(guī)則高層建筑采用不同的地基處理和不同的基礎(chǔ)形式，既能降低建筑成本，滿足建筑物的功能需求，又能減少建筑物不均勻沉降，保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻

[1] GB5007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012。

[2] 李國勝、多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中疑難問題的處理及算例，北京：中國建筑工業(yè)出版社,2006。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會 文徑網(wǎng)絡(luò)：劉軍 呂琳琳 編輯 劉真 文徑 審核)