岩石山坡地区基础工程设计

郝利君

1 工程概况

本工程位于山西省阳城县县城,为8层～12层住宅楼,上部结构采用异型柱框架—剪力墙结构。拟建场地地形总体西南部高,东部逐渐变低,北侧为陡坎,总体标高介于631.97 m～616.60 m,高差约15.37 m。场地土类型为岩石～中硬土,建筑场地类别为1类～2类,场地地震设防烈度为6度,设计地震基本加速度为0.05g,设计地震分组为第三组。根据甲方提供的勘察报告,场地土层情况如表1所示。由于场地高差较大,土层分布不均,各层土厚度在场地内分布差异较大,除8号、9号楼外,其余楼座基础持力层均不位于同一土层,基底一部分已经位于第⑤层石英砂岩层,而另一部分距离砂岩层仍有十几米到二十米的高度。基础持力层存在很大差异,故在本工程设计中解决基础选型问题至关重要,经过认真的分析比较采用了部分独立基础加部分桩基的基础设计方案。桩基础采用大直径人工挖孔灌注桩。

表1 场地土层情况

2 基础设计介绍

经过多种方案比较,最终选择了如下的混合基础形式的基础方案:1)基础持力层为石英砂岩层的部分采用柱下独立基础(剪力墙下为带梁条基或者筏板)。2)基础底标高距离石英砂岩层小于3 m时采用附加短柱的独立基础。3)基础底标高距离石英砂岩层大于3 m时采用人工挖孔桩基础。7号楼①轴～⑩轴为柱下独立基础,⑪轴～ ⑮轴为附加短柱的独立基础,⑯轴～ 27轴为桩基础。

柱下独立基础,采用PKPM系列JCCAD软件进行设计;对于附加短柱的独立基础,设计中参考构造手册中工业厂房高杯口基础的要求进行设计,上部框架柱边距离短柱柱边不小于250 mm,通过附加短柱比上部框架柱有较大的截面惯性矩来保证框架柱在短柱顶部的嵌固,以此保证不增加框架柱的计算长度。短柱按照构造配筋,基底面积按照短柱基础的实际埋深分别进行地基承载力修正后进行计算。短柱基础构造见图1。

桩基础分别采用800 mm,1 000 mm,1 200 mm三种大直径人工挖孔灌注桩基础,桩长根据现场确定,实际桩长3 m～20 m不等,要求桩进入岩层不小于0.5 m。混凝土强度等级为C30,纵向钢筋采用二级钢直径14,螺旋箍圆8间距200,桩体通长配筋。对桩进行扩底,扩底尺寸为:直径800 mm的桩扩为1 600 mm;直径1 000 mm的桩扩为1 800 mm;直径1 200 mm的桩扩为2 000 mm。扩底构造如图2所示。

单桩极限承载力特征值:直径800 mm为3 400 kN,直径1 000 mm为 5 000 kN,直径 1 200 mm为6 000 kN。所有工程桩均进行了低应变检测,按照规范要求进行了单桩静载试验。静载试验表明桩基满足设计要求及规范规定。

3 桩基础稳定性问题

由于本场地为坡地,土层、岩层均为倾斜分布,部分桩位于岩层的陡峻部位须考虑其稳定问题,采取了如下措施:1)如果此桩的上坡方向有距离比较近的桩,且这根桩位于比较平缓的岩层,则将此桩与上坡方向的桩承台连为整体。2)如果上坡方向桩离此桩较远则加大与此桩相连的基础梁截面及配筋,加强基础的整体性,来保证陡峻部位桩的稳定性,如图3所示。

4 基底空洞的处理

根据物探报告、岩土工程勘察报告,场地范围内存在空洞,由于本工程采用一柱一桩的桩基础,如果桩底出现空洞没有及时发现有可能带来严重后果,所以在每个桩孔开挖后都对桩底进行了钻探,钻探范围为桩端以下5 m～7 m。发现空洞处全部进行了注浆处理。

5 结语

本工程由于场地条件复杂,场地高差较大,岩层分布陡峭,所以给基础的设计带来很大的难度,经过分析比较,最终采用了独立基础加桩基础的基础设计方案,本基础设计方案于2008年5月5日通过了专家论证会的论证,专家一致认为此方案设计安全、合理。目前本工程的11栋楼已全部封顶,经沉降观测,变形很小,沉降稳定,满足国家规范要求。

在岩石坡地进行基础工程设计须注意以下事项:1)建筑场地必须是稳定的,不得将基础支撑于边坡潜在的滑动体上。2)桩基必须支承于稳定岩层以下足够深度,来保证桩基的稳定性。3)桩端岩层为斜面时,应对此桩基承台与其他较稳定基础采取有效拉结措施。4)桩基成孔过程不应产生挤土效应,应采用人工挖孔桩等成孔方式。

[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ 94-94,建筑桩基设计规范[S].

[3]刘惠珊.地基基础工程283问[M].北京:中国计划出版社,2002.

[4]马 捷,钟演材,李文雄.嵌H型钢桩在基础工程中的设计与应用[J].山西建筑,2008,34(27):125-126.