某多层建筑天然地基处理问题的探讨

杨国兵，杨青

（1.滁州职业技术学院，安徽 滁州 239000；2.滁州学院地信学院，安徽 滁州 239000）

0 引 言

天然地基因其埋深较浅，持力层无需人工处理，能充分利用原状土且开挖土方工程量较小、工期短而受到工程设计界的首选。设计单位主要工程负责人往往注重复杂地基处理和基础方案遴选，对低层和多层建筑地基、基础设计及跟踪服务放手由年轻人去做，没有引起关注。实际上，基础埋深（地基持力层的选择）会受到上部结构荷重、相邻建筑物埋深、地震烈度、工程地质条件和水文地质条件及有无地下室使用要求等诸多因数的影响，因此确定基础埋深是基础设计中的重要一环。基础埋深确定是否科学或得当，从资源合理利用方面直接影响着工程造价。《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)条文中也已明确了对基础宽深超过一定限值需要对地基承载力特征值进行修正的情况和具体公式，涉及软弱下卧层尚须进行承载力验算等等。 但是我们的设计人员往往并没有对此引起足够的重视。在地基验槽过程中欠考虑，或经验不足或处理问题简单化，特别是出现严重的超深时， 对原地基基础设计的影响熟视无睹，造成设计相当保守，对国家或投资者造成重大损失。

1 工程案例

某镇美好乡村建设，建设规模近10 万m2，均为多层、别墅型住宅建筑和低层商业用房，该项目地处起伏不大（局部起伏较大）的丘陵地区，场地的基本地震烈度为6°，据区域地质资料，区内未发现明显的断裂构造，第四纪以来未受新构造运动影响，未发现全新活动的断裂，属于相对稳定地块。场地土分层具体情况如下。

第①-1层：耕土，层厚0.4m～1.50m,层顶埋深0.00m～0.00m，层底标高20.20m～31.90m，灰、灰黄色，稍湿，松散。

第①-2层： 素 填 土， 层 厚0.4m～6.70m, 层 顶 埋 深0.00m～0.00m，层底标高18.10m～28.10m，灰黄色，稍湿，松散。

第②层：粉质粘土层（Q4aI+PI），层厚0.3m～4.60m,层顶埋深0.40m～1.30m，层底标高16.30m～25.60m，灰黄色，湿，软塑-可塑，干强度中等，中等韧性，摇震反应无，切面稍有光泽。fak=130kPa，Es=5.25MPa。

第③层：淤泥质粉质粘土层（Q4aI+pI），层厚0.5m～4.40m,层顶埋深1.30m～5.30m，层底标高15.00m～22.20m，灰黑色，流塑～软塑，干强度中等，中等韧性，摇震反应无，切面稍有光泽。fak=70kPa，Es=4.14MPa。

第④层：粉质粘土层（Q4aI+pI），层厚1.00m～7.30m,层顶埋深0.70m～5.80m，层底标高12.80m～21.20m，灰黄色，湿，软塑～可塑， 干强度中等， 中等韧性， 摇震反应无， 切面稍有光泽。fak=150kP a，Es=6.38MPa。

第⑤层： 粘土层（Q4aI+pI）， 层厚5.00m～9.60m, 层顶埋深0.40m～8.60m，层底标高12.80m～21.20m，黄褐色，湿，可塑～硬塑，干强度高，高韧性，摇震反应无，切面光滑。 fak=210kPa，Es=10.65MPa，ηd=1.6。

本工程拟建建筑物设计采用第⑤层做持力层，基础为墙下条形基础和柱下独立基础。实际基础施工前，因场地大面积土方调配，部分低洼地段填土达1.50m～3.00m，致使部分楼号基槽开挖至基础设计底标高-1.500m 时，仍然未达原天然地面标高，形成基础“悬”在填土中。施工单位地基改变土方开挖方案，大开挖至地质勘察报告单位现场要求的第⑤层粘土层，造成部分基础超深2.00m～4.50m 不等。勘察设计单位派人验槽时当即决定， 超深部分一律或进行级配碎石回填夯实2.000m～3.500m，（经检测， 处理后石子垫层地基承载力达210kP a）或直接做垫层，而条基、独立柱基断面尺寸配筋保持不变。造成不少条形基础墙被埋高达4m 左右（因设计不考虑地下室）。

2 不同地基处理方案比较

现以某3 层别墅建筑大开挖为例， 原设计至第⑤层粘土层，-3.00 为④层粉质粘土层地基承载力特征值为150kN/m2，勘察设计单位验槽后，强调持力层必须达到第⑤层粘土层，处理有如下两种情况：①基础垫层底标高确定为-5.000m（第⑤层粘土层地基承载力特征值为210kN/m2），基础其他不变；②碎石回填夯实3.5m,基础垫层底标高确定为-1.500m,基础其他不变（以上情况①②均为实际发生类型）。现以《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)分析：情况①若选第④层粉质粘土层为持力层，基础垫层底标高确定为-3.000m，fak=150kPa，根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5.2.4，当基础宽度大于3m 或埋置深度大于0.5m 时， 从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηbγm(d-0.5)。

不同地基处理方案对比表1m2 表1

式中：fa——修正后的地基承载力特征值（kP a）

fak——地基承载力特征值（kP a），按本规范第5.2.3 条的原则确定

ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数， 按基底下土的类别查表5.2.4 取值

γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度

b——基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m 时按3m 取值，大于6m 时按6m 取值

γm——基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下的土层取有效重度

d——基础埋置深度（m），宜自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。

本案方案③fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-3)=150+1.6×19.2×（3-0.5）=150+76.8=226.8kPa 大 于210kPa，（本 案γm=19.2kN/m3）即采用第④层粉质粘土层为持力层完全满足设计要求，不必再深挖基坑。 方案①：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=210+1.6×19.2×（5-0.5）=210+138.24=348.24kPa 远 远 大 于210kPa， 有 巨 大 潜 力 可挖，基础底板、高度及配筋应重新设计比较可取（见表1）。

对整个工程来说，这是一笔多么可观的数字！地基处理应视地质情况讲究科学性（依据现行规范）、合理性，在确保安全性的前提下追求经济效益最大化。

3 结 语

地基处理的目的是改良地基土的工程特性，其加固原理包括置换、排水固结、灌入固化物、振密和挤密、加筋等，确定地基处理方法时需综合考虑资料收集，特别当现场条件变化时更要多考虑方案比选。对于低层建筑的地基处理往往因为问题不复杂而增加了设计人员的随意性，尤其在当前广大乡村出现新农村建设高潮时期。如果我们缺少专业审视态度，就认为地基处理增加的费用理所应当，必不可少。当确定了工程进行深度修正后的地基承载力与下层持力层匹配时，设计人员应充分考虑深度修正带来的不容忽视的巨大潜力。

[1]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]刘金波，等.建筑地基基础设计禁忌及实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.