地基基础设计中常见问题的分析

张 怀 仁

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)



地基基础设计中常见问题的分析

张 怀 仁

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

对地基基础设计中存在的不合理现象进行了分析，并结合工程实例，分析了其不合理的原因，提出了相对应的解决方案，为今后同类工程提供参考。

地基基础，复合地基，桩基，极限承载力

建筑物的荷载通过基础传递给地基，地基和基础是建筑物的根本，关系着建筑物的安危。合理的地基基础设计不仅要保证建筑物的安全，而且经济上要合理。然而在目前的设计中，经常存在一些不合理的地基基础设计现象，加大了地基基础工程造价，造成了不必要的浪费，并且延长了建造建筑物的工期。下面从几个工程实例分析地基基础设计中存在的一些问题。

1)设计人员对场地的工程地质条件不认真分析研究，盲目采用勘察报告的建议，导致地基基础方案选择不合理。

场地工程地质条件是地基基础设计的依据，设计人员必须对场地地质条件进行认真分析研究，结合建筑物的结构形式、荷载大小、基础埋深及建筑物对变形的要求等进行地基基础设计，做到技术可行、经济合理。

工程实例：某小区6号楼，拟建建筑物长75 m，宽15 m，地上12层，地下1层，剪力墙结构，筏板基础，室外整平标高928.20 m，基础埋深3.3 m，基底标高924.9 m，基底压力200 kPa。

场地工程地质条件：地貌单元为河漫滩，场地地面标高924.34 m～925.27 m，地层分布如下：

①素填土，以粉土为主，含有煤屑，砖屑等杂质；稍湿；稍密状态。层厚0.7 m～1.2 m，平均1.1 m；层底标高923.42 m～924.25 m。

②粗砂，稍密状态，层厚2.3 m～5.7 m，平均4.1 m；层底标高918.00 m～921.47 m，承载力特征值140 kPa。

③粉质粘土，可塑状态，层厚8.5 m～12.8 m，平均10.1 m，层底标高908.00 m～911.23 m，承载力特征值170 kPa。

④粉质粘土，可塑状态，层厚6.8 m～13.0 m，平均7.6 m，承载力特征值200 kPa。

⑤砂岩，中等风化状态。

地下水位标高921.54 m～922.52 m，为不液化场地。

从拟建建筑物情况和场地工程地质条件分析，该场地为填方区，填方厚度3.0 m～3.9 m，基础坐落在第①层素填土上，天然地基不能满足设计要求，但由于素填土厚度不大，可考虑采用换填厚度1.5 m的级配砂石垫层，砂石垫层承载力达到200 kPa，经验算下卧层承载力满足要求，地基变形验算也满足要求。因此本工程采用换填垫层完全可以满足要求，且基坑开挖在地下水位之上，无需降水。

然而该工程采取的地基处理方案为勘察报告备选方案建议的水泥土搅拌桩复合地基，桩径500 mm，桩距1.0 m，正三角形布桩，桩长14.5 m，水泥采用42.5级精通硅酸盐水泥，总桩数1 404根，复合地基检测采用单桩复合地基载荷试验，最大加荷440 kPa，p—s曲线呈缓变形，沉降量6.46 mm～8.15 mm，按相对变形确定的承载力特征值大于440 kPa，而基底压力只有200 kPa，造成了极大的浪费。

2)复合地基或桩基不进行试桩，导致工程桩施工后检验达不到设计要求。

复合地基或桩基承载力不仅与场地的工程地质条件有关，而且与施工机械，施工方法及工艺有很大的关系，因此工程桩施工之前必须进行试桩，试桩检验合格后才可进行工程桩施工。然而有些工程，为了节省时间，加快工期，直接进行工程桩施工，导致工程桩施工后检验达不到设计要求，然后进行二次处理，不仅延误了工期，而且造成了浪费。

工程实例：某商业广场快捷酒店，地上16层，地下1层，框架结构，筏板基础。

场地工程地质条件：场地位于汾河西岸Ⅰ级阶地，地层分布如下：

①杂填土，厚度2.6 m，承载力特征值80 kPa。

②粉质粘土，软塑状态，厚度11.0 m，承载力特征值110 kPa。

③粉土，中密状态，厚度7.3 m，承载力特征值200 kPa。

④粉质粘土，硬～可塑状态，厚度13.0 m，承载力特征值220 kPa。

地基处理方案采用CFG桩复合地基，桩端位于第④层粉质粘土，桩径400 mm，有效桩长20.0 m，正三角形布桩，桩间距2.0 m，总桩数310根，CFG桩桩身混合料强度等级C20。要求复合地基承载力特征值达到290 kPa，单桩竖向承载力特征值达到610 kN。

工程桩施工结束后28 d，采用单桩竖向静载荷试验与单桩复合地基载荷试验进行了检测，检测结果，单桩竖向承载力特征值达到了610 kN，复合地基承载力特征值为150 kPa～220 kPa，未达到设计要求。后设计单位变更设计，补打水泥土搅拌桩315根，桩径500 mm，桩长8.0 m，桩间距2.0 m，正三角形布桩，固化剂采用32.5级矿渣硅酸盐水泥。达到龄期后经检验复合地基承载力特征值为180 kPa～270 kPa(3组分别为180 kPa，181 kPa，271 kPa),建议采用180 kPa，仍然没有达到设计要求。最终只能降低建筑物层数，改变设计方案。

3)复合地基或桩基虽然进行了试桩，但方案只有一个，且检测没有进行极限承载力检测，只检测是否达到了设计要求，没有完全实现试桩的目的。

试桩方案是设计人员根据勘察报告提供的参数而制定的方案，由于复合地基或桩基的极限承载力不仅与地质条件有关，而且与施工方法工艺等因素有很大关系。因此要进行试桩，取得试桩参数，根据试桩参数，合理布置工程桩，因此试桩检测应加载至破坏，确定复合地基或桩基的极限承载力，不是只检测是否达到了设计要求。

工程实例：某工程拟建建筑物为地上28层，地下2层，设计采用CFG桩复合地基，桩径400 mm，桩间距1.2 m×1.1 m，有效桩长16.0 m，桩端持力层为粗砂，桩身混凝土强度等级C20，要求处理后单桩复合地基承载力特征值达到600 kPa。

该工程进行了试桩，龄期达到后，采用单桩复合地基载荷试验进行检测，最大加荷1 200 kPa，p—s曲线呈缓变形，最终沉降量为7.23 mm～10.45 mm，按相对变形确定的单桩复合地基承载力特征值大于1 200 kPa，但由于最大加荷只有1 200 kPa，所以单桩复合地基承载力特征值只能取600 kPa，达到了设计要求，工程桩布置采用了该方案。如果加荷至破坏状态，单桩复合地基承载力特征值可能远大于600 kPa，这样就可以扩大桩间距或减小桩长，降低工程造价。

地基基础的设计，不仅要求设计人员知识全面，掌握地质知识、结构设计和检测方法，而且必须严格按照设计步骤来设计，这样才能做到技术可行，经济合理，确保建筑物的安全。

Analysis on common foundation base design problems

Zhang Huairen

(ShanxiAcademyofBuildingDesign,Taiyuan030013,China)

The paper analyzes irrational foundation base design phenomenon, discusses its irrational causes by combining with engineering examples, and puts forwards corresponding solving schemes, which has provided some guidance for similar engineering in future.

foundation base, composite foundation, pile foundation, ultimate bearing capacity

2017-04-11

张怀仁(1963- )，男，高级工程师

1009-6825(2017)18-0045-02

TU470

A