地基基礎(chǔ)方案的選擇

1、東方有限公司的檢驗(yàn)及辦公樓地基基礎(chǔ)方案的選擇劉貴土木六班1 工程概況東方有限公司擬建的檢驗(yàn)及辦公樓為四層磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高 470.1 ，荷載 300kN/m 。2 場地環(huán)境與工程地質(zhì)條件2.1 自然地理及氣象擬建物場地原為拆遷空地和耕地。場地經(jīng)平整，場地開闊、地形有一定的起伏。場地標(biāo)高（以鉆孔孔口標(biāo)高為準(zhǔn)）468.36472.28m，相對高差 3.92m。場地屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，其主要特點(diǎn)是：四季分明、氣候溫和、雨量充沛、夏無酷署、冬少冰雪。主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹NE 向，常年平均風(fēng)速為 1.2 米/秒，年平均風(fēng)壓 140Pa，最大風(fēng)壓約 250Pa，年平均降雨量為 9001000mm，七、八月份

2、雨量集中，易形成暴雨。2.2 場地環(huán)境1、在擬建物場地范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)對工程安全造成影響的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害。2、勘察期間，場地屬于空地，勘察過程中未發(fā)現(xiàn)埋藏的河道、浜溝、墓穴、防空洞等對工程不利的埋藏物。3、從場地內(nèi)及場地附近的環(huán)境地質(zhì)條件分析，未發(fā)現(xiàn)有對地基土和地下水的污染源。2.3 場地工程地質(zhì)條件經(jīng)勘察查明， 場地內(nèi)土層由第四系全新統(tǒng)素填土(4ml )，第1四系中下更新統(tǒng)冰水沉積層（Q1+2fgl ）的粘土 和含粘土卵石 組成?，F(xiàn)分述如下：1、第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml ）（1）素填土 ：黃灰色；由近期場地整平回填粘土組成。松散，屬于欠固結(jié)土層。據(jù)調(diào)查，回填時僅經(jīng)過運(yùn)土的重車碾壓

3、過，未進(jìn)行專項(xiàng)分層碾壓或夯實(shí)處理，結(jié)構(gòu)紊亂，均勻性差 ，承載力低，未經(jīng)處理不能選作擬建物的基礎(chǔ)持力層 ,最大回填厚度達(dá) 4.50m。（2）素填土 ：黃灰、灰色；由粘土混少量磚、瓦碎塊及植物根系等組成。分布較連續(xù)，結(jié)構(gòu)紊亂，均勻性差，承載力低，未經(jīng)處理不能選作擬建物的基礎(chǔ)持力層。局部地段分布，最大達(dá)2.0m。場地人工填土層分布較連續(xù)，最大厚度5.0m。2、第四系中下更新統(tǒng)冰水沉積層粘土（Q1+2fgl ）（1）粘土：灰黃、黃褐、棕紅色。硬塑，局部堅(jiān)硬。含鐵錳質(zhì)氧化物斑痕及其結(jié)核；緩傾裂隙較發(fā)育，隙間充填灰白色粘土礦物。分布不連續(xù)，厚度變化大，為中等壓縮性土。粘土具較高承載力，是場地良好的天然地基

4、土。場地內(nèi)大部分地段分布，該層最大厚度 5.4m。（2）含粘土卵石：灰黃色。主要由卵石組成，卵石成分系巖漿巖及變質(zhì)巖類巖石組成，多呈圓形亞圓形，一般粒徑510cm，部分粒徑大于15cm，可見最大粒徑達(dá)20cm，混少量漂石，中等強(qiáng)風(fēng)化，部分強(qiáng)風(fēng)化呈砂粒狀。充填物為粘土，含量約 2540，粘土含鐵錳質(zhì)氧化物斑痕及其結(jié)核。分布連續(xù)， 壓縮性中等，具一定承載力，是場地良好的基礎(chǔ)持力層和下臥層 ,埋深0.007.00m。23 場地水文地質(zhì)條件3.1 地下水類型及埋藏條件場地地下水屬上層滯水，略帶承壓型。地下水主要接收大氣降水補(bǔ)給，以地下徑流方式向低洼地帶排泄，場地內(nèi)素填土結(jié)構(gòu)松散，為強(qiáng)透水層；粘土層具阻

5、水作用，為隔水層。由于場區(qū)填土厚度較大，大氣降雨易在填土中匯聚，形成上層滯水，建議施工時，做好抽排水處理措施。3.2 地下水位勘察期間為豐水期，地下水穩(wěn)定水位埋深為1.5 2.7m 左右，地下水年變化幅度11.5m。4 場地地震效應(yīng)根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）,該場地的抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g；設(shè)計(jì)地震分組屬第三組，設(shè)計(jì)特征周期為0.45s。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、場地土的名稱、性狀、場地中的地基土埋深情況，估算場地土層的等效剪切波速為 230.0m/s。覆蓋層厚度大于5.00m，建筑場地類別為 類。為可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。場地內(nèi)無液化土層分布。

6、根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2010）第條規(guī)定判定：該場地為可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。5 地基基礎(chǔ)方案根據(jù)場地的工程地質(zhì)情況、水文地質(zhì)條件和場地地震效應(yīng)，可以選擇的地基基礎(chǔ)方案很多。35.1 天然地基上的基礎(chǔ)方案采用剛性基礎(chǔ)擬建建筑物場地范圍內(nèi)，土質(zhì)情況復(fù)雜，表層素填土由近期場地整平回填粘土組成，松散，屬于欠固結(jié)土層，結(jié)構(gòu)紊亂，均勻性差，承載力低，未經(jīng)處理不能選作擬建物的基礎(chǔ)持力層，其厚度在擬建建筑場地范圍內(nèi)最厚能達(dá)到3.5m（以設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高為準(zhǔn)），而其下層的硬塑性粘土層，分布不連續(xù)，厚度變化大，為中等壓縮性土，具較高承載力，承載力特征值可達(dá)240kPa，是場地良好的天然地基土。地下水穩(wěn)

7、定水位埋深為1.5 2.7m 左右，地下水年變化幅度 11.5m。擬建的檢驗(yàn)及辦公樓為四層磚混結(jié)構(gòu)，上部荷載300kN/m，可以選用剛性基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料選用磚和水泥砂漿。但要保證基礎(chǔ)地面位于素填土以下，初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深3.6m。磚強(qiáng)度應(yīng)該不低于MU10，砂漿的強(qiáng)度不低于M5，同時要注意剛性基礎(chǔ)臺階高寬比和剛性擴(kuò)散角，查相應(yīng)規(guī)范可得。剛性基礎(chǔ)能承受較大的荷載，穩(wěn)定性好，施工簡便，但是自重大，由于基礎(chǔ)埋深較大，土方開挖量和運(yùn)輸量大，并且基礎(chǔ)地面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地下水位，施工中需要進(jìn)行降排水。采用墻下鋼筋混凝土混凝土條形基礎(chǔ)擬建建筑物場地范圍內(nèi)，土質(zhì)情況復(fù)雜，表層素填土由近期場地整平回填粘土組成，松散，屬于欠

8、固結(jié)土層，結(jié)構(gòu)紊亂，均勻性差，承載力低，未經(jīng)處理不能選作擬建物的基礎(chǔ)持力層，其厚度在4擬建建筑場地范圍內(nèi)最厚能達(dá)到3.5m（以設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高為準(zhǔn)），而其下層的硬塑性粘土層，分布不連續(xù)，厚度變化大，為中等壓縮性土，具較高承載力，承載力特征值可達(dá)240kPa，是場地良好的天然地基土。擬建建筑物為四層磚混結(jié)構(gòu)，承重方式可采用縱橫墻混合承重，荷載為 300kN/m，抗震設(shè)防烈度為7 度，所以可選擇墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，但要保證基礎(chǔ)地面位于素填土以下，初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深 3.6m。條形基礎(chǔ)的初步設(shè)計(jì)為：基礎(chǔ)寬度為 1.5m，基礎(chǔ)高度 h0 V 0.7 ft ，取 400m,混凝土強(qiáng)度等級為 C25，條形基

9、礎(chǔ)下的墊層厚度初步設(shè)為 100mm，墊層混凝土強(qiáng)度等級為 C20，基礎(chǔ)底板受力鋼筋的直徑初步選擇 12mm，間距選擇 150mm，混凝土保護(hù)層厚度為 35mm?？梢酝ㄟ^以下公式對荷載作用進(jìn)行計(jì)算并確定受力鋼筋的面積：iF0V ，0M,pj maxF6e0，pbheF1b0.7 ftb1pj max112p j max12，sMVmaxpj b , M maxp j bA26 0.9f yh0如果選擇天然地基上的墻下條形基礎(chǔ)，鋼筋混凝土用量大，施工技術(shù)要求高，基礎(chǔ)底面位于地下水位以下，施工中需要進(jìn)行降排水，基礎(chǔ)埋深相對較大（大于3.5m）,土方量大，土方運(yùn)輸和開挖費(fèi)用大。5采用樁基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)組

10、合基礎(chǔ)擬建物場地范圍內(nèi)表層 ,土質(zhì)情況復(fù)雜，表層由近期場地整平回填粘土組成，松散，屬于欠固結(jié)土層，結(jié)構(gòu)紊亂，均勻性差，承載力低，未經(jīng)處理不能選作擬建物的基礎(chǔ)持力層。而埋深 6m 左右的含粘土卵石層，具有較高的承載力，樁的端阻力特征值高達(dá) 1000kPa，是良好的持力層，可把建筑物的荷載傳遞到含粘土卵石層，選用摩擦端承樁，各承臺間用鋼筋混凝土梁連接，保證梁具有足夠抗彎剛度，這樣梁可以承受上部墻體傳來的荷載，并把荷載傳給承臺，故梁可以作為條形基礎(chǔ)（如圖 1）。樁長初步設(shè)計(jì) 6m,以保證樁尖能深入粘土卵石層，保證良好的承載力?？刂瞥信_的埋深，保證梁位于豐水期地下水位以上。選用樁基和條基組合基礎(chǔ)，能使

11、基礎(chǔ)具有較高的承載力和穩(wěn)定性，減小地基不均勻沉降帶來的影響，采用灌注樁，不需進(jìn)行排水，施工周期短，但鋼筋混凝土用量大，費(fèi)用高。圖 1樁基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)組合基礎(chǔ)示意圖65.2 地基處理后的基礎(chǔ)方案地基處理技術(shù)的選擇由于需要處理的素填土厚度不厚，不到4m，選擇淺層地基處理方法。常用的淺層地基處理方法有重錘夯實(shí)法、碾壓法和換土墊層法。重錘夯實(shí)法的設(shè)備比較簡單，操作比較容易，夯錘可在現(xiàn)場制作，另外配備一臺卷揚(yáng)機(jī)和三腳架就可進(jìn)行。適宜處理地下水位低于地表 0.8m 以上的非飽和粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填筑的素填土地基。有效夯實(shí)深度一般為1m 左右，但在其影響深度范圍內(nèi)，不宜存在飽和軟土層，否

12、則可能出現(xiàn)因軟土排水不暢而出現(xiàn) “橡皮土 ”現(xiàn)象，達(dá)不到處理的目的。碾壓法采用壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾、振動碾或其他壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)松散的土層施工方法。該法多用于含水量較低的大面積填土的壓實(shí)和雜填土地基的處理。換土墊層法是一種常用的地基處理方法，當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用換土墊層 法來處理。施工時先將基礎(chǔ)以下一定深度、寬度范圍內(nèi)的軟土層挖去，然后回填強(qiáng)度較大的砂、石或灰土等，并夯至密實(shí)。適用于各種地基，造價低而且施工簡單。在擬建建筑物場地范圍內(nèi)，表層素填土厚度還不到 4m，地基處理范圍內(nèi)沒有軟土層，豐水期地下水位埋深為 1.5 2.7m，地下水年變化幅度

13、11.5m，擬建場地面積稍大于 30m16m,場地周圍環(huán)境7簡單，地基處理過程對周圍影響不大，綜上考慮選用換土墊層法，為了減少排水量，墊層采用砂石墊層。換土墊層地基處理后的基礎(chǔ)方案的選擇1、換土墊層地基處理后的剛性基礎(chǔ)經(jīng)過換土墊層地基處理后，使基礎(chǔ)持力層滿足一定的強(qiáng)度要求后就可以使用剛性基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料選用磚和水泥砂漿，磚強(qiáng)度應(yīng)該不低于 MU10，水泥砂漿的強(qiáng)度不低于M5。并且經(jīng)過換土墊層地基處理后，基礎(chǔ)埋深可以大大減小，可以控制在2m范圍內(nèi)，初步設(shè)計(jì) 1.8m，根據(jù)相應(yīng)的要求確定剛性角和基礎(chǔ)構(gòu)造高度。與不進(jìn)行地基處理選擇的剛性基礎(chǔ)相比，地基處理后的剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋深大大減小，節(jié)約了磚的用量，由于

14、基礎(chǔ)埋深的減少，降水要求也降低。但是地基處理也要花費(fèi)不少。2、換土墊層地基處理后的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)經(jīng)過換土墊層地基處理之后，使基礎(chǔ)持力層具有滿足要求的強(qiáng)度，比如經(jīng)過地基處理后，假設(shè)能使持力層土的承載力特征值達(dá)到 210kPa,這時就可以選用墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，且基礎(chǔ)底面不用再必須位于粘土層中。經(jīng)過地基處理后選用條形基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)埋深可選擇2m 以內(nèi)，初步設(shè)計(jì)為1.8m。相對于地基不經(jīng)過處理選用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，可以大大節(jié)約鋼筋混凝土的用量，降水要求也降低。但是地基處理也需要花費(fèi)不少資金。2、換土墊層地基處理后的筏板基礎(chǔ)8由于表層素填土存在范圍大且不能直接作為持力層，對地基進(jìn)行一定程度的處

15、理后，采用換土墊層法，使淺層土達(dá)到一定的承載力，比如承載力特征值達(dá)到150kPa,這是就可以采用筏板基礎(chǔ)。使用筏板基礎(chǔ)可以大大減少基礎(chǔ)埋深，有利于減少地基沉降，并且能保證基礎(chǔ)位于豐水期地下水位以上，這樣不需要做太多的基礎(chǔ)防潮措施。筏板基礎(chǔ)能夠提高地基承載力，減少地基的不均勻沉降，但是筏板基礎(chǔ)的鋼筋和混凝土的用量很大，土方的開挖量和運(yùn)輸量大。6 地基基礎(chǔ)方案的選擇6.1 幾種方案的比較地基土方施工難施工基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)方案基礎(chǔ)材料費(fèi)用降排水情況處理開量度工期造價費(fèi)用天然地基上的使用磚和水泥砂需要進(jìn)行大量土方容易較短較低剛性基礎(chǔ)漿，費(fèi)用少降排水量大天然地基上的鋼筋混凝土用量需要進(jìn)行大量土方鋼筋混凝土條較容易較短高較大，費(fèi)用較高降排水量大形基礎(chǔ)天然地基上的鋼筋混凝土費(fèi)用無需進(jìn)行降排土方樁基和條基組困難短高大