天然地基在中高层建筑物的应用和评价

    文云芝

    

    

    摘?要：中高层建筑物的基础设计直接决定其上部结构的安全，影响整体建筑的工程造价。盲目地选用桩基，只会造成建筑资金和施工周期的浪费。因此，本文基于实际工程实例，针对中高层建筑物采用天然地基的可行性进行分析，在科学论证和施工监测等全方面的总结下，明确勘察工作重点，为有关工程采用天然地基提供实践与理论参考。

    关键词：天然地基，中高层建筑物，沉降量

    文章编号：2095-4085（2020）02-0025-02

    1?工程概况

    山西隆润投资有限公司拟建太原新希望双语学校1#住宅楼，其拟建场地位于太原市阳曲县太原新希望双语学校的西北角。拟建建筑物为1#住宅楼，场地室外整平标高851.50m。

    2?地形地貌和地基土构成及岩性特征（表1）

    场地地貌单元属阳兴河河漫滩。地层属于河流冲积地层，场地靠近操场一侧较高，另外一侧较低，高差约5.00左右。根据本次勘察揭露的地层情况，结合区域资料综合分析，场地地基土按沉积时代及成因类型自上而下依次为，第四系全新统冲洪积地层及第四系上，中更新统冲洪积物组成。

    3?地下水

    本次勘探深度范围内场地的地下水类型属孔隙潜水，主要由侧向径流补给和大气降水补给。勘察期间实测稳定水位埋深介于地表以下2.30m～7.40m，水位标高843.74m～844.60m。勘探期间为丰水期，根据调查了解，水位随季节性变化幅度为0.5m。

    4?场地类别和液化等级

    勘察期间实测稳定水位埋深介于地表以下2.30m～7.40m，水位标高843.74m～844.60m。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）第4.3.3条对饱和粉土和砂土进行液化初判，拟建场地20.0m深度范围内饱和粉土砂土均存在液化可能，因此进一步采用《建筑抗震设计规范》（GB50011-2016）第4.3.4条标贯试验判别法进行判别，在液化判别深度范围内绝大多数土样为粉质粘土，粉土的粘粒含量大于13.0，液化计算是按现场地标高计算。计算结果为，拟建场地为非液化场地，地基为非液化地基。若按场地整平标高计算，就是在现场地标高的基础上回填约五米厚非液化土层，计算结果表示，拟建场地为非液化场地，地基为非液化地基。

    5?地基湿陷性评价

    拟建场地无湿陷性土层分布，地基不具湿陷性。

    6?高层住宅楼

    拟建高层住宅楼的基础形式为筏板基础，基础埋深为4.20m，传至基底的荷载为310kPa，基底标高为847.300m，依据勘察资料，绝大部分地段地基持力层为第①层素填土，而素填土承载力低，均匀性差，不宜作为持力层。第③层卵石，按现在勘察时的地表标高，层顶埋深最大值为8.3m，承载力高，层厚均匀，因此宜选择第③层卵石为持力层。

    6.1?地基均匀性评价

    本次勘察深度范围内持力层是第③层卵石，其层面坡度<10%，地基持力层及其第一下卧层在基础宽度方向上的厚度差值<0.05b，且压缩层层内两角点钻孔的平均压缩模量满足要求，故判为均匀地基，其下各土层层面坡度<10%，物理力学指标离散性小，为均匀地基土。故根据《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）场地地基为均匀地基。

    6.2?强度验算

    选择第③层卵石作为地基持力层，其承载力特征值为300kPa，经深宽修正后承载力特征值fa=1023kPa，（ηb=3.0，ηd=4.4） ，按上部载荷效应标准值组合确定的基底压力为310kPa，因此持力层强度满足要求。

    6.3?软弱下卧层验算

    按压实回填碎石垫层考虑，场地的室外整平标高为851.50m。将第④层粉质粘土作为软弱下卧层进行验算，取θ=15，基底附加压力为Po=228kPa，软弱下卧层顶面处的附加压力为Pz=165kPa，自重压力Pcz=192kPa，软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值faz=440kPa（取ηd=1.6），faz>Pz+Pcz，下卧层满足强度要求。

    6.4?变形验算

    按压实回填碎石垫层考虑，场地的室外整平标高为851.50m。按荷载效应准永久组合确定的基底压力为300kPa，扣除基底以上土的自重应力后，基底附加压力为220kPa，计算出结果基础中心沉降量S=30mm。

    综上所述，地基是均匀的，持力层强度满足要求，经计算软弱下卧层也满足要求，基础沉降量满足地基变形允许值，因此采用天然地基是可行的。委托任务书的基底标高为847.30m，选择第③层卵石为持力层，基底距离持力层第③层卵石层顶约4.50m，可以加大基础埋深至卵石层顶，或者压实回填4.5m的碎石垫层。

    7?基坑支护

    基坑东南角是学校操场，其它位置均为空地，基础埋深为4.20m，按《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）表8.7.2划分，本工程基坑安全等级确定为Ⅱ级。

    选择压实回填碎石垫层考虑，基坑开挖时将持力层第③层卵石以上的素填土和粉土全部挖除，然后再压实回填4.5m的碎石垫层。

    拟建场地的东南角为学生操场，需要进行支护，支护方案可选择排桩和锚索相结合的方法。其它位置放坡即可，坡度值1 ∶0.5。

    基坑支护所需抗剪强度指标建议如下。

    注意，本工程场地属于填方场地，将引起新的边坡稳定问题，建议根据填土类型选择合适的边坡坡度允许值，或者设置支挡结构，防止填土可能沿着坡面滑动的措施。

    8?基坑降水

    拟建建筑物基础埋深4.2m，基底标高约847.30m。勘察期间实测稳定水位埋深介于地表以下2.30m～7.40m，水位标高843.74m～844.60m。第③层卵石的层顶标高为842.75-843.90，若在换填的时候遇到地下水时，可选择集水明排。

    9?沉降观测资料

    本工程现已竣工验收并投入使用，依据业主提供的沉降观测资料，最大值19mm，最小值9mm，平均沉降量14.5mm，沉降速率0.04mm/d。最大倾斜率0.0020。

    10?结?语

    只有勘察时认真查清该场地的工程地质和水文地质条件，才能提出适宜合理的地基处理方案，因此，搞好水文地质和工程地质的详勘工作，显得尤为重要。所以在每项工程的建设过程中一定要重视勘察工作，勘察工作做得好，就会给整个项目带来好的安全效益和较高的经济效益。

    參考文献：

    [1]宋战旺.高层建筑勘探孔布设与天然地基变形计算相关问题探讨[J].山西建筑，2019，45（18）：62-63.

    [2]苗长春，张平顺，任讯波.西安地区以细中砂为持力层采用天然地基的某33层高层建筑设计[J].建筑结构，2017，47（2）：96-99.

    [3]谢征勋，叶世建.强化天然地基在海南高层建筑中的成功应用[A].会议筹备组编.中国土木工程学会%中国建筑业协会.第五届深基础工程发展论坛论文集[C].北京：会议筹备组编印，2015：202-207.