时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：随着中国经济的快速发展，工业项目的建设场地由市区转向工业园区，而我国多数经济开发区都是山地、坡地，建设场地条件就由简单变得复杂。复杂场地工业建筑地基基础设计是结构设计行业的新难题。结合工程实例，与大家探讨一下复杂场地工业建筑地基基础设计心得，其经验可供同类工程建设参考。
关键词：复杂场地;天然基础;灌注桩;单桩承载力
1、工程概述
该工程位于某市工业园区内，含两个主车间、库房、站房、办公楼、倒班宿舍共12个子项，建筑面积10.4万平方米。拟建场区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组，地震液化判定为不液化;场区标准冻土深度：1.2m;地下水静止水位标高368.31～395.40m(主车间0.000为411.0m)。
本工程建设场地属低山丘陵，场地北部位于低山坡地，属山前不均匀地基，平面分布上为成因、岩性、状态明显不均匀的土层(含厚层冲沟填土、半填半挖地基)，该部分属建筑抗震不利地段;南部(辅房)位于河流一级阶地上，为平坦、密实、均匀的中硬场地土，该部分属建筑抗震有利地段。原地面坡度起伏较大，且发育有两条冲沟，沟深自现有地面起最深处达23.90m，冲沟内回填土层成分复杂，有矿渣、碎石、圆砺等，局部还有建筑、生活垃圾。主车间场区半填半挖，北部挖方最高约15.0m，先期固结压力119～307kPa;南部填土为近期人工堆积，厚薄不均。虽经碾压，但未进行质量控制，稳定性及均匀性较差，强度不均匀，尚未完成自重固结。挖方区(称为Ⅰ区)与填方区(Ⅱ区)交错分布，无规律性，几乎在每一建筑中都同时存在挖、填方。
2、厂房基础方案的确定
基础设计方案的确定是复杂场地基基础设计的关键。本工程基础方案的确定经历了四个阶段：⑴地质报告研究并对其提出的基础方案进行可行性分析;⑵召集本单位技术专家及地勘部门相关人员开基础方案讨论会;⑶到拟建场地实地观察地形地貌，形成总体印象;⑷根据以上三步的结论及地勘提供的新地质报告确定基础设计方案。
第一版地勘报告提出的厂房地基基础方案为：I区采用CFG桩复合地基，对①层填土进行普遍强夯，然后进行CFG地基处理，桩端持力层为④层粉质黏土、⑤层细砂;⑥层卵石、⑦层全风化片麻岩;II区采用人工地基，对①层~①5层土进行高压注浆处理，然后对填土区普遍强夯，夯击能不小于3000KN。基底下为填土、粘性土，考虑下挖1米，对其它土下挖0.5米，换填级配砂石，要求压实系数不小于0.97;我们对此地勘报告分析后认为：I区从车间0.000标高下挖2米左右，即可到达可作为天然基础持力层的土层，厂房基础可做天然基础;Ⅱ区采用普遍强夯后，其夯实深度最多仅达7m左右，地面荷载小于50KN/m2的地坪及深度较浅、荷载较轻的设备基础、地沟、地坑的地基无需再进行地基处理;II区填土比较厚，对①层~①5层土进行高压注浆处理成本会比较高。两个主车间的占地面积分别为4.1万平方米和3.2万平方米，分别有近三分之一的区域属II区，其它子项建设场地均属II区。主车间柱距6.0米，跨度18m，24m，27m，由于II区填土密实度差，一柱一喷射注浆处理可操作性不强，而大面积处理(在没柱基位置也许处理)，不仅质量难控制，而且会加大地基处理成本;CFG桩复合地基，无法处理深达23.90m的填土。于是我们召集本单位技术专家及地勘部门相关人员开基础方案讨论会，会议的重点是II区厂房基础方案。我们向地勘部门提出：Ⅱ区厂房、地面荷载大于50KN/m2的地坪及荷载较大的设备基础采用桩径φ600钻孔灌注桩，桩端持力层为地勘报告中的⑤层细砂、⑥层卵石、⑦层全风化片麻岩，该部分桩基可视为天然地基深基础，满足规范所要求的在同一建筑内不允许采用两种基础形式的要求，该方案既满足规范要求，也能保障结构安全，投资也相对经济合理。讨论很顺利，地勘基本同意了我们的建议，并决定重新给我们提供一版地勘报告。由于新定的地基基础方案与原方案差异较大，局部勘察深度不满足设计要求，地勘部门又二次进场进行了补勘。
为了确保我们设计方案能够顺利实施，同时达到安全、合理、经济的要求，我们专程到拟建场地，实地观察了现场的地形地貌。现场的情况与地勘报告的描述基本一致，同时我们还发现：填土中(由于厂区整平后不在同一个标高，部分填土侧面外露)有2米见方的方石，方石硬度较大;以粉质粘土为主的填土表面，局部经过车辆的碾压，形成了一个比较硬的硬壳，而以挖方区的第⑦层全风化片麻岩为主的填土表面土质松散，基本看不到碾压痕迹。通过现场的实地观察，验证了我们对填土中可能存在孤石的判断，我们把桩径定为600mm，就是考虑到，在桩成孔过程中万一遇到孤石，可以把成孔方式改为冲击钻成孔，避免临时修改设计、造成施工不便。在新地勘报告中II区建议地基形式为钻孔灌注桩：\"对填土区进行普遍强夯，然后采用φ600～800mm钻孔灌注桩，桩端持力层为⑤层细砂、⑦层全风化片麻岩、⑧层强风化片麻岩(局部⑨层中风化片麻岩)，要求桩端进入持力层不小于2D。桩端持力层位于斜坡的坡度大于10°时，桩端进入持力层深度需满足稳定性计算要求。\"至此，该工程地基基础方案才完成。
3、基础设计中的2个细节处理#p#分页标题#e#
地基基础设计中合理周全的细节考虑，确实能一定程度上实现降低造价、节省投资的目的，所以在设计中我们主要着手如下两方面：
①基础的基底底标高，应据地勘报告持力层深度、上部结构形式、基础周围设备基础埋深等确定。该工程主车间上部结构为轻钢结构，地勘报告中I区持力层埋深2.0m左右，综合基础周围设备基础埋深等确定等因素，天然基础基底标高(局部有特殊要求除外)定为-2.500m，并在图上注明\"天然基础均落在老土层上，当基础开挖至设计标高仍未到持力层，应继续下挖至持力层。若继续下挖深度小于0.5米，基底标高相应降低(短柱加长);若继续下挖深度大于0.5米且小于2.0米，用级配砂石换填至设计标高;级配砂石应分层压实,压实系数不小于0.97，且垫层顶面每边超出基础底边不小于0.3米。\" 本工程桩基部分，由于填土太厚，地勘报告中又要求\"计算桩承载力时应考虑桩侧负摩阻力影响\"，桩承台的底标高定为-3.000m。
②灌注桩的桩长、单桩承载力，是桩基设计的又一关键点。由于该场地土层分布不均，填土厚度、填土类别(侧阻力标准值、负摩阻力系数)也大不相同，不同土层桩端持力层也不相同。如果统一按桩端进入持力层2D来考虑，地勘的每个孔计算出来的单桩承载力都不相同，桩长也不相同，同时由于填土厚的位置，单桩承载力(按桩端进入持力层2D计算)也小，单柱下需要的桩数较多，很不经济。经过计算比较，我们最终采用的是反算法：首先根据上部结构形式及经验确定独立基础的桩数，再根据上部传来荷载计算出所需的单桩承载力(需要多次试算)，最后根据单桩承载力反算出桩长(同时满足：桩端进入持力层不小于2D)。如果填土厚，单桩承载力小，不能满足柱下承台的需要，我们就通过增长桩长，来增大单桩承载力，这样做比增加桩数经济得多。为了便于施工，我们需要把最后确定的桩长进行合理合并。按这个方法进行设计，不仅计算量大，而且需要设计人要有一定的工作经验、耐心，但这种方法能够很大程度上为业主节约地下工程的投资成本，又确保基础设计满足规范合理安全，这是我们的设计追求。
4、结束语
通过该工程基础设计，我们很好地积累了一些建设场地条件较复杂的山地、坡地上的设计经验，并做到比对筛选后让方案更优化合理，诚希能借助以上基础设计过程小结，抛砖引玉，为中国工业建设尽绵薄之力。
参考文献：
《建筑地基处理技术规范》 JGJ 79-2002
《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002
《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008
《某工程岩土工程勘察报告》
