临近边坡的建筑地基基础设计探讨

焦 俊 虎

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

临近边坡的建筑地基基础设计探讨

焦 俊 虎

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

结合工程实例，分析了临近边坡工程设计的实际过程步骤，着重对边坡及建筑地基的稳定性验算、地基承载力验算进行了分析，确保了边坡及地基在正常使用方面的耐久性。

边坡，地基，稳定性

1 概述

山西省地处华北西部的黄土高原东翼。地形地貌较为复杂，境内有山地、丘陵、高原、盆地、台地等多种地貌类型，山区、丘陵占总面积的2/3以上。而山西又是一个人口众多，土地相对匮乏的地区，本工程所在的阳城县，土地总面积中，山地面积约占总土地面积的55%，丘陵面积占总土地面积的40%，河谷平川面积仅占总土地面积的5%。同时，对土地的利用方面国家有着18亿亩的耕地红线。充分利用好现有的土地，具有巨大的民生意义。这样一来，在工程建设方面，已经存在大量的临近的边坡工程项目，而且将来会有更多临近边坡的房建项目。所以，对临近边坡的工程设计，对边坡地基的改良加固不但具有积极的现实意义，而且具有重要的经济效益和社会效益。

2 地基设计的主要方面

1)地质资料。 本文的工程实例位于山西省阳城县郊区某项目中的5层公寓楼工程。根据山西省勘察设计研究院《阳城××岩土工程勘察报告》中的相关内容，场区地形地貌单元属于低山丘陵地貌，勘察范围内的地层组成自上而下依次为：第四系全新统冲洪坡积层、第四系上更新统坡洪积层、二迭系山西组沉积岩，岩性以粉土、砂岩及泥岩为主。地下水位深度为0.5 m～4.0 m，对钢筋及其混凝土不具腐蚀性。该场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为6度。不考虑地基土的液化影响。场地及附近无全新活动断裂带通过，不存在不良地质作用，场地稳定，适宜工程建设。最大的冻结深度为0.41 m。工程地质条件具体如下：第①层为黄土状粉质粘土，可塑状态平均厚度6.0 m，重度19 kN/m3，粘聚力31.1 kPa，内摩擦角16.7°，标贯击数修正后平均值为9.2。第②层为粉质粘土，可塑～硬塑状态平均厚度为3.0 m～8.0 m，重度19 kN/m3，粘聚力31.1 kPa，内摩擦角22.95°,标贯击数修正后平均值为11.5，地基承载力特征值200 kPa。第③层为粉质粘土，厚度为4.0 m～4.3 m，承载力特征值200 kPa。标贯击数修正后平均值为7.6。第④层为粉质粘土，厚度为3.0 m，承载力特征值240 kPa。

这里需要对边坡稳定性的概况及边界条件做一下说明。边坡上部规划为3栋平行布置的公寓楼，长边与坡肩延伸方向基本垂直。坡脚处为联系公寓楼与下部办公楼的道路，所以坡肩距坡脚的垂直高度是一个变量，最大高度为8.760 m，最小为0。本工程仅按此处高度复核边坡稳定性。3栋楼的宽度为14 m，长度为58 m。基础形式采用筏板基础，长宽比为4.14(L/b)，根据Boussinesq的应力分布，在二倍基宽(2b)深度范围内，应力误差在0.3%，所以此处公寓楼的基底压力等效为条形荷载。将图1，图2中的阴影区等效为荷载可以简化计算，其等效荷载分别为q1=120 kPa，q2=53 kPa,q3=231 kPa。

3)边坡稳定性验算。对边坡稳定性的验算是工程设计的核心内容。本工程将基础与边坡坡面支护结构构件采用钢筋相连，坡高与结构构件的高度之比为12。根据电算结果，开挖至坡底时，边坡的安全系数最低，此时圆弧滑动分析法的圆心距离坡底10.5 m，距离坡脚0.8 m，滑动半径为10.6。位于滑动面以下的加固体与摩擦力应大于加固体的抗拉强度。所以边坡稳定分为两个方面：一是边坡的整体稳定性，二是在荷载作用下坡面的局部稳定性。不论是锚杆、土钉还是共同作用，其计算纵向抗拉力的大小均为Rk=πd∑qsk,ili[5]，对于直径、长度均相同的加固体，锚固体与土体的粘结强度是影响实际承载力效果的主要因素。根据土的抗剪强度公式:τf=c′+σ′tanφ′[2]，公式中的内摩擦角以及主应力均为有效应力。当土体由于上部荷载增加时，土中有效应力的增加，土体的抗剪强度提高，由于固结引起土的强度增量可以表示为:Δτfc=Δσ′tanφ′[2]，由此看来，当抗剪承载力大于剪切破坏力时，建筑物基础应力扩散范围内的土体与土体之间、土体与纵向锚固体之间，短期看来，由于正应力增加，对于增加锚固体与土体的剪切力影响很大；长期看来，在正向应力作用下，基底基宽范围内的土体会发生新的固结，有利于粘聚力的增大。所以，在验算检测满足工程需要时，随着时间的发展，边坡的稳定性是逐年提高的，有利于安全性的提高。

4)地基承载力验算，根据文献[1]相关内容的计算，当计算深度比坡脚地面深1.5 m时，有如下计算结果：

fa=fak+ηbr(b-3)+ηdrm(d-0.5)=245.6 kPa>231 kPa，满足工程要求。fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck=378 kPa>231 kPa,满足工程要求。

所以，地基的加固范围应施工至地面以下1.5 m。方案剖面布置见图3。

5)对不利自然条件的考虑，主要是排水组织以及抗冻胀设计。由于临近边坡布置有建筑物，边坡的稳定性关系到建筑地基的稳定性，也就是关系到建筑物的安全和正常使用。所以应采取措施积极应对。首先积极配合建筑专业、市政专业，做好排水组织设计，是保持边坡工程的稳定性重要条件，同时在坡肩、坡面、坡脚处增加截水沟、泄水孔、排水沟等措施，避免在降雨或管道滴漏时而使基础下出现较大面积含水量土体发生变化至软塑或流塑状态，给边坡稳定性造成不利影响。其次边坡的冻胀，根据地质资料，本地区的标准冻结深度为0.41 m。虽然在本工程中，冻胀没有直接对地基造成威胁，但是考虑到建筑物设计使用年限以及维护使用方面的问题，在边坡处理技术上，在其外表加设400 mm厚的浆砌片石保护层。一是确保土层的状态不影响其力学性能的改变，二是尽可能改善其使用环境，增加结构体系耐久性。

3 结论及建议

经过上述讨论，采用了如方案剖面布置图所示的设计形式，具体内容根据不同高度不同位置而不同。本工程于2005年设计并施工完成，至今已安全使用了近十年，期间更是经受住了汶川地震的考验。实践证明，设计方案是可行的、可靠的。而对于边坡高度较大、抗震要求较高、建筑物较高或对变形比较敏感时，设计方案应将边坡稳定和地基稳定性分别计算并组合设计，采用桩基或可靠性更高的措施。

[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] 龚晓南.高等土力学[M].杭州：浙江大学出版社，1998.

[3] 龚晓南.土塑性力学[M].第2版.杭州：浙江大学出版社，1999.

[4] 郑大同.地基极限承载力计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1979.

[5] GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].

Onexplorationoffoundationdesignforbasementofbuildingsnearslopes

JIAOJun-hu

(TaiyuanArchitecturalDesignInstitute,Taiyuan030002,China)

Combining with the engineering cases, the paper analyzes the factual process steps of project design near slopes, mainly analyzes the stability calculation of the slopes and building basements and the basement loading capacity calculation, so as to ensure the durability of the slopes and basement in common use.

slope, basement, stability

1009-6825(2014)33-0052-03

2014-09-09

焦俊虎(1976- )，男，工程师

TU470

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