探讨武汉某开发区工业厂房基础设计

王丽君

摘要：本文对该基础设计方案进行可行性的论证，浅析了在软弱地基上进行基础设计，其地基的沉降问题是必需考虑的重要问题。

关键词：软弱地基十字交叉条形基础地基垫层密实处理设计及验算

中图分类号：U418文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0063-01

1对基础设计方案来说，基础形式选择是关键的问题

在遵循规范设计的同时，还应全面综合考虑，选出即经济又合理的基础设计方案。在软土地基上建房子时，经常出现的问题有：一是软土地基压密下沉对基础的影响，二是填土引起的软土地基的塑性流动对基础的影响。

2简述武汉某工业厂房的基础设计及思考

某厂房底层面积为A1×B1=42×18m²，框架结构，该场地主要岩土层的分布及工程地质特征如下：该场址地下水埋深为-1.6m，主要的土层自上而下分为5层，第一层为细砂，平均厚度为5.5m，干燥至饱和，松散至稍密，r=18.5kN／m³，Es=11MPa，地基承载力特征值90kPa～1 10kPa，第二层为淤泥，厚度为8.2m，饱和、流塑，含水量W=41.2％～55.9％，Es=2.2MPa，承载力特征值为40KPa，第三层为亚粘土，厚度为1.8m，饱和、软塑，Es=4.74MPa，承载力特征值为140kPa，第四层为粘土，厚度为1.7m，饱和、可塑，Es=6.7MPa，承载力特征值为160kPa，第五层为淤泥质粘土，平均厚度为13m，饱和、流塑，Es=3.97MPa，承载力特征值为50kPa～70kPa：第六层为细砂，平均厚度为3m，中密，承载力特征值为180kPa，Es=17MPa。根据工程地质资料，该工程原来设计时考虑到柱距较大，跨度也大，对于抗震结构，该工程基础拟采用桩基础，它能减少高压缩性软土层的应力，减少下沉。后来考虑到如果采用桩基础设计，其造价较高和工期较长，如能采用天燃浅基础，就能减少工程造价和缩短工期，但浅基础设计方案是否安全，还需进一步的考察，经过勘察和各种验算，决定利用碾压后的细砂层作天然浅基持力层，采用十字交叉条形基础设计，增加基础的刚度，减少不均匀沉降，具体的方案思考和验算如下。

2.1加固地基垫层密实处理。提高基底持力层的承载能力

基础埋深-1.3m，基坑开后，用40吨带振动力压路机进行碾压，然后回填碎石砂混水泥厚度为500ram，再用压路机进行分层碾压捣实处理，分层厚度为每层15cm～20cm，最后用标准贯入器进行鉴定，基坑处理后经检测其密实度基本达到设计要求，提高了基底细砂层的承载能力。则基础设计的地基承载力取设计值f=110kPa。

2.2根据地质勘察，注意地基沉降对邻近建筑的影响

该工程较重要，需要认真考察场址周围的情况，从现场看，邻近的建筑物与拟建厂房的距离为5m。由于该工程在软弱地基上建厂房，地基沉降的问题要高度重视。考虑到邻近的建筑物对地基不均匀沉降的敏感度，为了观测沉降对其造成的影响，使周围建筑物的质量安全有保障，要求在施工前设置好沉降观测点的标记，要求施工每一层墙板完成后都要测沉降量并作好记录，便于在施工期间控制加载的速率，掌握加载时间的间隔及活荷载的堆放安排，避免产生较大的不均匀沉降，控制地基的变形满足0.003L的要求，并要求所有的地梁钢筋都采用焊接处理。

3十字交叉条形基础的设计及验算

该厂房结构体型较规则，荷载变化不大。设计时，上部结构传到基础顶面的竖向力为FNi，在求十字交叉条形基础的底面积时，把竖向力FNi分为横向FiX和纵向FNiY两个力，其力的取值按基础梁的线性刚度进行分配，然后根据横向FiX和纵向FNiY各自力的组合分别计算条形基础，计算时除了进行一般的强度验算外，还进行了地基变形的验算。根据勘察结果和拟对基坑进行碾压处理情况，选取了上部细砂层作为建筑物基础的持力层，承载力特征值为110kPa，淤泥层为软弱下卧层，承载力特征值为40kPa进行设计。

先根据竖向力Fi，求基础重心位置，使计算荷载的重心与基础的形心重合，根据承载力f确定基础的底面积A，并要满足：∑(F+G)／∑A≤(f rd)，其中：∑(F+G)为所有竖向力之和，∑A为所有基础底面积之和。然后进行地基承载力强度计算，并对该场地的持力层、软弱下卧层的强度及建筑物的最终沉降量进行验算，保证了该基础方案的可行性。再进行基础截面设计验算，基础的配筋由基础验算截面的抗弯能力确定，除满足一些计算要求还要满足规范规定的构造要求。

4对建筑物的沉降分析和结果比较

由以上的计算得出：地基最终沉降量最大值为19.2cm，最小值为14cm，经过对该地基强度、变形进行验算后已满足设计要求，根据建筑物的最终沉降量，由经验得出，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对砂土已完成80％～100％，对淤泥完成了5％～20％，对粘土完成了20％～50％，根据计算该工程的地基土层在施工期间就已完成了占最终沉降量约40％的沉降量，只要对施工期间的沉降量认真观测和严格控制其不均匀沉降的产生，同时观测相邻的柱基的沉降差要满足3％o的要求。根据多年的工程实践和积累，从已建成的工程施工期间的观测较为详细的资料，可看出武汉的建筑物的沉降量还是比较大的，少则5cm～6cm，一般为10cm～15cm，多则30cm以上，由于地基的沉降问题比较复杂，目前浅基设计按分层总和法来估算建筑物其最终沉降量，由于估算建筑物的沉降量是建成后期的沉降量，我們对浅基施工期间的沉降量也应重视。

该厂房基础经验算和要求采取一定的措施处理后，认为采用十字交叉条形基础的设计方案还是可行的。同时考虑到由于该地基存在着较大的软弱下卧层，根据建筑物的最终沉降量的估算值，对拟建的厂房给予预留了15cm的沉降量，即相应提高了建筑物底层的设计标高1 5cm。通过对施工期间的沉降观测和施工期间的实际沉降量，由该工程竣工后的资料表明，沉降观测点33个，每个都进行六次的沉降观测，其中各点平均累计沉降量为7.24cm，最大的累计沉降量为9.87cm，最小的累计沉降量为6.56cm，各点沉降差都满足3‰设计要求，该工程达到预期的效果。

5结语

该工程地基虽然存在着较厚的软弱层，但经过验算和比较后，采用第一层细砂层作为浅基础的持力层，经过基坑级配垫层密实处理后，采用十字交叉条形基础的设计方案，以地基承载力特征值为110kPa及下卧层地基承载力特征值为40kPa进行基础设计和验算。同时要求对施工期间的沉降量认真观测和严格控制其不均匀沉降的产生，并观测相邻的柱基的沉降差要满足3‰的要求。考虑到该基础采用十字交叉条形基础的设计方案比条形基础的整体刚度好，同时考虑到地基基础与上部结构的共同作用，经检验后的结果得出结论，认为采用浅基础设计的十字交叉条形基础设计方案是即经济又安全的。