软弱地基基础设计选型分析

谭正清, 夏念恩

黄冈职业技术学院（438002）

地基基础结构形式有很多种,同一种结构有多种地基基础设计方案。选择地基基础的结构形式时,要考虑多种因素,安全第一位,技术经济比较是选择地基基础结构形式的主要手段。地基基础选型与上部结构形式、工程地质水文情况、施工技术条件密切相关。一般而言，天然地基上的浅基础能够满足要求时则优先考虑浅基础,如不能满足要求，地基处理技术和深基础要经过综合技术经济分析后,选择合适的地基基础设计方案。地基基础选型强调的是，上部结构与地基基础共同作用，刚柔相济，抵抗外部荷载，协调内部变形。下面以黄冈职业技术学院C栋学生宿舍楼为例,探讨软弱地基基础结构形式的设计选型。

1 项目基本情况[1]

1.1 工程概况

黄冈职业技术学院C栋学生宿舍楼共五层，砖混结构，中柱荷重1 500 kN,边柱荷重1 000 kN，条基线荷载100 kN/m；基础埋深1.5m，总建筑面积4 264 m2，拟采用粉喷桩地基处理，条基基础形式。该项目工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级二级。

1.2 工程地质水文情况

第（1）层素填土，厚度 1.2～2.8m,平均厚度 1.93m;第（2-1）层淤泥质粘土,深灰色、流塑、饱和、高压缩性，厚度1.2～2.9m，分布区平均厚度 1.93m，fak=59 kPa,Es=2.5 MPa；第（2-2）层粘土，软塑、高压缩性，厚度1.7～4.1m，平均厚度3.3m，fak=105 kPa,Es=5.4 MPa；第（2-3）层淤泥质粘土，软塑，高压缩性,厚度 6.0～8.8m,平均厚度 2.46m，fak=64 kPa,Es=2.9MPa；第（2-4）层中粗砂，松散—稍密状态，中压缩性，厚度4.0～6.5 m，平均厚度 5.2m，fak=170 kPa,Es=12.6 MPa；第（2-5）层淤泥质粘土，软塑，高压缩性，厚度3.2～5.0 m，平均厚度3.9 m，fak=80 kPa,Es=4.0 MPa；第（2-6）层粘土，可塑，中压缩性，厚度 4.5～6.5m，平均厚度 5.0m，fak=128 kPa,Es=9.0 MPa；第（3）层粉土，饱和，中密，厚度3.0～3.3m，平均厚度3.13m,fak=165 kPa,Es=15.0MPa；第（4）层强风化砂岩，土质均匀全场分布，最大揭露厚度3.4m，fak=350 kPa,Es=44MPa。勘察期间，测得地下水位埋深0.7～1.0m。

2 上部结构分析

工程案例结构简单，造价不高,砖混结构的宿舍楼，条基线荷载100 kN/m,选择的土体持力层承载力修正特征值只要大于100 kPa就可以满足结构设计“安全”要求。工程首先考虑选用浅基础,砖混结构墙体下部采用钢筋混凝土条形基础，柱下用钢筋混凝土独立基础。桩基础造价高，施工复杂，勿需用在砖混结构中，这些都是浅基础形式。

3 地基基础选型分析

3.1 地基土工程地质分析

工程有4层土体，第（1）层素填土土质软弱，强度低，不能作为基础的持力层；第(2-1)层淤泥质粘土，高压缩性，地基承载力未达到100 kPa,不能直接作为基础的持力层；第（2-2）层粘土，高压缩性，地基承载力刚达到100 kPa，此土层位于地表下3.2～4.8m，若直接作为基础持力层，基础埋深就要大于3m，所以不宜直接作为基础的持力层；第（2-3）层淤泥质粘土，又是软弱土层，如果直接用第（2-2）层土体作为基础持力层，需验算本层软弱下卧层土体的强度是否足够；第（2-4）层中粗砂，压缩性低，地基承载力高，作为持力层和下卧层还是不错的；第（2-5）层淤泥质粘土，也是压缩性高，强度低，不应作为持力层；第（2-6）层粘土、第（3）层粉土及第（4）层强风化砂岩作为持力层属于深基础范畴，况且，第（2-6）层粘土及第（3）层粉土承载力低，土质软弱，不宜作为深基础的持力层，只有第（4）层强风化砂岩适宜作为桩基础持力层，本工程选择浅基础，深基础造价高，施工技术难度大，不宜采用。

3.2 地基基础选型分析

根据土质情况分析，天然地基上的浅基础基本上不能满足工程需要，应选择地基基础共同作用的设计方案。根据勘察设计部门提出的报告，经过计算，提出几种地基基础设计方案进行技术经济比较分析。第一种方案，墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础，埋深为2 m,下部深层搅拌桩桩长6m,直径d=400mm，桩间距800 mm，按三角形布置，面积置换率m=0.23，固化剂采用425标号水泥，掺入量为土重的12%，设计地基承载力fak=160 kPa，选择第（2-4）层中粗砂作为下卧层；第二种方案，基础埋深2.2 m，换填砂垫层3m,采用中粗砂回填夯实,设计地基承载力fak=150 kPa,砂垫层四周砌筑砖砌体防止砂子流失降低地基承载力，验算第（2-3）层淤泥质粘土软弱下卧层承载力满足要求；第三种方案，直接采用500预应力管桩，上部基础梁联系，桩长23m。

经过计算分析这三种方案满足 《地基基础设计规范》[2]及《建筑地基处理技术规范》[3]关于强度和沉降计算的要求，满足GB50007-2002第3.0.2条、第3.0.4条、第5.2条、第5.3.1条、第5.3.4条及 《建筑地基处理技术规范》JCJ79-2002/J220-2002第11.2.4及11.2.9相关规范的要求。

对三种方案进行技术经济比较分析,第二种方案造价最低，黄冈地处长江，南湖面临巴河，砂很便宜，施工技术简单；第一种方案在黄冈工程建设中应用广泛，像黄冈江堤加固都采用此种地基处理技术，但施工有一定难度，工程土质松软，地下水位高，深层搅拌机械施工困难，需采用相应的措施才能完成施工，像施工时好土面层回填，或者表层加入碎石压实，还要考虑降水问题，无疑增加工程造价，水泥加固变形小，加固深度深，造价比第二种方案高；第三种方案最安全，变形小，但是造价很高，施工打桩也要采取措施，否则桩基无法移动。经综合考虑，选择第二种方案作为地基基础设计方案。经过实践检验，此种方案沉降小，实用性强。

4 结语

地基基础选型要把安全放在第一位,其次考虑经济和施工技术因素。设计方案既要满足强度要求又要满足沉降的要求，二者缺一不可。《地基基础设计规范》（GB50007-2002）对变形提出更高的要求。总之，能够用天然地基上的浅基础就勿需运用深基础，能够浅埋的就不需要深埋，浅基础不能满足要求，可以考虑复合地基和浅基础相结合的形式，如果再不能满足要求，运用深基础完成项目的设计要求。尽量做到上部结构、基础和地基共同作用，优先选出对整个结构有利的设计。

[1]黄冈职业技术学院C栋学生宿舍岩土工程勘察报告（详勘）.黄冈:黄冈市金地建筑勘察设计公司,2009,6

[2]GB50007-2002,地基基础设计规范[S]

[3]JCJ79-2002/J220-2002,建筑地基处理技术规范[S]