采用多种基础形式基础底板的变形分析

彭 琨 陈泓达

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

采用多种基础形式基础底板的变形分析

彭 琨 陈泓达

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

对某一采用不同形式基础的建筑物进行了基础变形计算和分析，通过理论公式和分析软件，分别对比了桩筏基础和筏板基础的沉降差异，验证了在基岩面起伏剧烈的岩石地基上同一建筑物采用多种基础形式的可行性。

变形计算，桩筏基础，筏形基础，岩石地基

0 引言

地基在荷载或其他因素的作用下，要发生变形(均匀沉降或不均匀沉降)，变形过大可能危害到建筑物结构的安全，或影响建筑物的正常使用。为防止建筑物因地基变形不均匀或沉降过大造成建筑物的开裂与损坏，保证建筑物正常使用，必须对地基的变形特别是不均匀沉降加以控制。《建筑地基基础设计规范》[1]规定地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计。为了保证建筑物的地基变形满足规范要求，通常情况同一建筑宜采用同一基础类型，以保证沉降的均匀性。但《建筑地基基础设计规范》[1]6.5.1条中指出：“当岩石地基基岩面起伏较大，且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基础形式”。本文将依据工程实例探讨岩石地基条件下采用多种基础形式基础底板的变形计算方法。

1 工程案例

1.1 上部结构

深圳市金鹏源辐照技术有限公司光明分公司γ辐照中心二期项目是以辐射医疗用品、药品，加工食品，热塑性材料改性等为主，并可研究开发新产品的综合性商用辐照中心。辐照装置主要由辐照室、迷道、进源间及辅助用房等部分组成，如图1所示。其中辐照室为大体积混凝土结构，混凝土墙、板厚度达到2 150 mm～2 250 mm，其作用是屏蔽辐照室内放射源放射出来的伽马射线。由于辐照室安全的重要性，其抗震设防分类为乙类，基础设计等级为甲级。按照地基基础规范要求，应该进行地基变形计算。

辐照室顶部还有钢筋混凝土框架结构的进源间及设备用房。辐照室与迷道侧面与钢筋混凝土框架结构的操作大厅和待(已)辐照产品库相连。

1.2 地质情况

场地处于抗震设防烈度7度区，地震分组为第一组。场地类型靠迷道为中硬，而靠辐照室一侧为中软，场地类别为Ⅱ类。土层自上而下依次为素填土、中砂、淤泥质土、粉质粘土、砂质粘性土、强风化花岗混合岩、中风化花岗混合岩和微风化花岗混合岩。根据上部结构的布置形式，辐照室及迷道的基础形式采用混凝土墙下筏板基础，基础底部标高大约在标高-3.600 m处，根据《地勘报告》此深度大部分基础已经进入强风化花岗混合岩，地基承载力为500 kPa。但在辐照室一角上，由地勘报告给出ZK11点(如图1所示)附近的强风化岩面突然下滑，深度达到了-10.1 m左右，比设计的基础底部标高深6.5 m。

砂质粘性土、强风化花岗混合岩天然地基和桩基础设计参数建议值见表1，表2。

表1 岩土层天然地基设计参数建议值

表2 预应力混凝土管桩岩土层设计参数建议值 kPa

1.3 基础形式选择

如果筏形基础下天然地基，则需采用放坡开挖或者支护开挖形式，在-3.6 m标高基础下继续开挖6.5 m，ZK11点辐照室外侧为一陡坡，坡脚距离辐照室外墙不超过10 m。继续下挖，一是在经济上造成浪费，二是施工周期加长，三是施工难度加大，四是将使坡上建筑产生安全隐患。最终设计决定在ZK11附近的轴筏形基础下采用10根直径为1 200 mm的大直径钻孔灌注桩基础，桩基持力层选用强风化岩层。桩长10 m，如图2所示。

2 理论公式变形估计

2.1 筏形基础下天然地基变形计算

2.1.1 辐照室墙体下筏板基础按照条形基础计算沉降

2.1.2 迷道下筏板基础按照片筏基础计算沉降

2.2 桩筏基础变形计算

s=s1+s2。

其中，s1为桩身的压缩变形量；s2为桩底岩土的沉降量；s=s1+s2=0.3+7.2=7.5mm。

采用两种基础形式的基础底板，辐照室下桩筏基础与迷道筏形基础底板下天然地基基础的沉降差为:7.9-6.5=1.4mm，通过规范给出的公式进行计算分析，证明了在同一筏板下，采用桩筏基础或者天然地基基础，沉降差控制在2mm之内，能够满足设计规范对倾斜值的要求。根据2.1.1节计算得到辐照室墙下基础底部采用天然地基时，沉降量为7.9mm，而2.2节计算得到辐照室墙下基础底部采用桩基础时，且荷载全部由桩基承担时的沉降量为7.5mm，两者沉降差异仅为0.4mm，证明设计采用桩基础代替天然地基基础后，地基变形差异不大，荷载分布不会发生明显变化，多种基础形式基础与单一基础形式基础的地基变形应该相近。

3 有限元软件变形分析

YJK建筑结构设计软件系统(以下简称YJK)，能够在基础筏板上将天然地基和桩基础形式同时建入同一计算模型。为第2节中公式计算地基变形的结果提供了参照。地基类型设为复合桩基(桩土共同分担荷载)，其中地基土分担荷载比例可以选择程序自动计算，也可以自定义比例。计算中，取砂质粘性土的压缩模量为16MPa，强风化岩层的压缩模量Es=50MPa。本文分两种工况进行地基变形分析，如表3所示。

表3 地基变形计算工况

按照工况1，YJK计算得到的地基变形如图3所示。按照工况2，YJK计算得到的地基变形如图4所示。

从图3,图4可以看出，采用YJK软件计算的基础变形和公式计算的结果相近，证明了计算的可靠性。采用桩筏基础后，轴墙体下基础变形减小，与迷道下基础变形差减小，整体倾斜能够满足规范要求。通过公式计算和软件模拟计算基础变形，验证了在同一筏板基础下采用不同基础形式是可行的。

4 结语

1)对于采用多种基础形式的地基变形可以通过规范公式进行初步估计，再使用有限元软件详细分析。YJK软件能够较好的建模分析和计算采用多种形式基础的基础变形。

2)当岩石地基基岩面起伏较大，且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基础形式，沉降差异较小，能够满足规范要求。本项目建成后安全运营，未出现变形不均匀或沉降过大问题。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] DBJ 15—31—2003，建筑地基基础设计规范(广东省标准)[S].

[3] JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

Deformation analysis of foundation slab using various foundation type

Peng Kun Chen Hongda

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd,Beijing100840,China)

In this paper, analyzed foundation deformation of building which using various foundation type. Through theoretical formulas and analysis software, compared differences between pile foundation and raft foundation, verified feasibility of building using various foundation type on undulating bedrock surface.

deformation calculation, piled raft foundation, raft foundation, rock ground

1009-6825(2017)21-0052-03

2017-05-15

彭 琨(1985- )，男，工程师； 陈泓达(1988- )，男，助理工程师

TU433

A