坡地不均匀地基上的基础设计

韩峰

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

在我国多山的西部地区，随着城市建设的迅速发展，城市人口的逐年增长，大量建筑不得不建造在一些地质条件复杂的坡地上。坡地上的地貌、地形、工程地质及水文条件往往很复杂。在这种地形上建造高层建筑，使其基础设计具有一定的特殊性，这就要求结构工程师对其进行合理的设计，选取合理的基础形式来减少坡地对建筑物的影响。本文通过参阅文献并依据国家、省及行业规范要求，结合不均匀地基条件，进行两种基础方案比较，最终确定了一种经济可行的基础形式。

1 工程概况及水文地质条件

1.1 工程概况

本工程位于兰州市城关区大砂坪某坡地，为一栋住宅楼，地下两层，地上三十三层，房屋高度96.00m，长度36.50m，宽度21.50m，采用全现浇剪力墙结构。建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第三组。

1.2 水文地质条件

拟建场地位于山前沟谷坡麓填挖改造区，原始地面起伏较大，经大面积挖填整平，现场地基本平整。场地未见地下水和饱和粉土，可不考虑场地土液化影响。场地内地基土主要为：1 杂填土，该层连续分布，杂色、黄褐色，成分较复杂；2 黄土状粉土，该层分布不连续，土质不均匀，夹有细砂薄层，干强度低，韧性低，稍湿，稍密；3 角砾混合土，残积土，卵石混合土，该层分布不连续，粒径不均匀，含有少量的碎石颗粒；4 强风化片麻岩，青灰色，矿物主要成分为长石、石英、云母为主，钙质胶结，岩芯呈碎屑状，颗粒主要呈棱角，块状结构；5 中风化片麻岩，主要成分为长石、石英、云母为主，钙质胶结，块状结构，风化裂隙不发育，岩芯呈块状或短柱状，场地土层剖面如图1所示。

图1 场地土层剖面图

2 基础方案分析比较

2.1 方案1

由图1土层剖面图可以看出，本场地东西两侧可作为持力层的强风化片麻岩埋深不同，两侧埋深相差大约6-7m。本工程基底标高对应的高程（黄海高程系）为1606.25m。因此持力层埋深浅的一侧可采用浅地基，采用筏板基础，筏板基础直接作用在强风化片麻岩上及换填层上；而持力层埋深较深的一侧则需要采用深地基，采用桩（钻孔灌注桩）+筏板基础，桩端穿透黄土层，作用在强分化片麻岩上。因为建筑东西两侧基础形式不同，通过沉降计算（分层总和法）存在沉降差异，会进一步导致倾斜，所以需要在基础形式的分界线处设置后浇带。基础平面布置图见图2。

2.2 方案2

采用同一种基础形式，建筑物东西两侧全部采用桩（钻孔灌注桩）+筏板基础，桩端穿透黄土层，作用在强分化片麻岩上。基础平面布置图见图3。

图2 基础平面布置图（方案1）

图3 基础平面布置图（方案2）

2.3 方案比选

从经济性的角度来看，方案1 中部分采用浅基础，相比方案中全部采用桩+筏板基础较为经济。方案1 的基础造价较低。

从施工的角度来看，方案1 中需要设置后浇带，并且其后浇带穿过电梯井，施工相对复杂。但方案2 中桩数量多，施工周期相对较长。

从地基变形的角度来看，因为方案2 采用了同一种基础形式，基础整体性好，地基变形小；而方案1 中采用两种的不同基础形式，整体性较差，可能会造成建筑物的不均匀沉降，地基产生较大的变形。地基的变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。对于本文的高层建筑应由整体倾斜值控制，本工程建筑物高度为Hg=96.00m（24 ＜Hg ≤100），整体倾斜限值为0.0025[1]。

以上三个因素中，地基变形将会直接影响结构的安全性，地基变形的控制在方案选择中应占较大的比重，其次为施工与造价。并且方案2 全部采用桩+筏板基础时，桩端穿过坡地潜在滑移面，起到抗滑桩的作用，提高了基础的抗滑移性能。经过综合考虑造价、施工、地基变形、滑移等因素，最终采用方案2 作为本工程基础的设计方案。

3 坡地地基基础设计中相关的构造措施

1）桩顶有整片筏基时，筏基边应盖住桩顶且伸出桩外边≥1/2d（d 为桩径），所有桩顶主筋应可靠锚入筏基板中[2]。

2）桩身在软硬变化较大土层分解附近应加密箍筋。

3）桩底进入持力层的深度，宜为桩身直径的1 倍～3 倍。对建于坡地的桩基，不得将桩支承于边坡潜在的滑动体上。桩端应进入潜在滑裂面以下稳定岩土层内的深度应能保证桩基的稳定。

4）兼作抗滑移作用的工程桩，要求锚入持力层一定长度，通长配筋，以增加桩身配筋率和增强桩的抗剪强度[3]。

5）控制相邻桩底高差小于1.5m，防止滑移。

4 结语

1）在坡地建筑地基基础的设计中首要考虑地基变形及地基滑移，并综合考虑各种因素，对比各方案进行经济合理的基础设计。

2）坡地建筑中的工程桩可以兼作基础抗滑桩，桩端应进入潜在滑裂面以下，对基础抗滑移起到增强作用，减少坡地对建筑结构的不利影响。