软土地区多层建筑基础设计选型优化实践探析_燕钦德.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 4 期 2023 年 2 月Vol.54 No.4 Feb.2023466软土地区多层建筑基础设计选型优化实践探析燕钦德（东营区建设工程管理服务中心，257091，山东东营）摘要：软土地区多层建筑在二次挖填场地建设涉及基础选型、地基处理和杂填土综合利用的问题，传统操作上回填土需要挖除后回填砂石垫层或者直接采用混凝土桩基，投资浪费，不利于环境生态保护，如何正确选用杂填土甚或综合处理后作为复合地基持力层显得尤为重要，需要地勘、设计和施工图审查等有关部门共同努力推动，首先要综合利用杂填土承载，地勘单位要提供更全面的杂填土力学性能指标，设计部门在基础选型时要充分利用好杂填土的自然承载力或者通过综合处理提高杂填土的承载力，尽量采用原状土或者复合地基承载，施工图审查、工程验收和行业监管部门要更新观念，从科学管理的角度加以正确引导。关键词：杂填土；多层建筑；基础设计；选型优化中图分类号：TU 69 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)04-0466-03MulTi-sTorEy BuilDiNG iN soFT soil ArEA sElEcTioN opTiMizATioN DEsiGN BAsED oN prAcTicEYAn Qin-de(Dongying district construction project management service center,257091,Dongying,Shandong,China)Abstract:Multi-storey building in soft soil area in secondary fill involves to the construction of basis selection,foundation treatment and comprehensive utilization of miscellaneous fill,backfill soil on traditional operation need invisible after backfill sand mat layer or directly using concrete pile foundation,waste of investment,is not conducive to environmental protection,how to correctly choose miscellaneous fill even after comprehensive treatment as composite foundation bearing layer is particularly important,need to geological exploration,design and construction drawing review and other relevant departments work together to promote,first is to comprehensive utilization of miscellaneous fill bearing,geological exploration units to provide a more comprehensive detailed miscellaneous fill soil mechanics performance index,while selecting a base design department should make full use of good natural bearing capacity of miscellaneous fill soil or through a comprehensive treatment to improve the bearing capacity of the miscellaneous fill,as far as possible the undisturbed soil or composite foundation bearing,construction drawing review,engineering acceptance and industry regulators to renew the idea,from the Angle of scientific management,to correctly guide them.Keywords:miscellaneous fill;multi-storey building;foundation design;selection of optimization东营市位于黄河入海口，属于华北地台济阳坳陷区东营凹陷区，地表被第四纪河流冲积及海陆交互相沉积物所覆盖，以粘性土、粉土、粉（细）砂为主，局部分布有软土地层。地貌特征表现为河流冲积平原，且微地貌发育，浅层地基承载力标准值 80100 kPa，属典型的软土地区，现状地面高程（黄海）6 m 上下，地下水埋深 1.5 m 左右，随着城镇建设规模的进一步扩大，一些既有的取土坑被二次填埋后形成新的建设用地。城市杂填土回填时间常先后长短不一，固结程度差异性很大，不确定成分大且无规律性，勘察通常无法提出准确地基承载力值1。如何科学地做好这类工作，不仅需要创新设计理念，而且需要突破一些既有机制体制上的传统观念束缚。1 拟建建筑工程概况及地勘建议1.1 工程概况某幼儿园建筑位于东营市东营区广州路以东，建筑总面积 6 895 m2，其中地上建筑面积 5 927 m2，地下 1 层 969 m2，基底面积 2431 m2，建筑高度 12 m，结构选型为钢筋混凝土结构，工程重要性为二级，场地及地基复杂程度均为二级，该拟建建筑物的建筑抗震设防类别属于重点设防类（乙类），本地区的抗震设防烈度为 7 度，具体见表 1。收稿日期：20230210作者简介：燕钦德（1966），男，山东东营人，高级工程师，e-mail:.2023 年 2 月467燕钦德：软土地区多层建筑基础设计选型优化实践探析表 1 主体结构型式及基础埋深情况拟建建筑物分区基础型式层数结构型式平面尺寸/m高度/m基础埋深/m基底荷载/kPa地下室筏形3框架37.525.5123.580其他独立杯基13框架82.542（含地下室）5121.540801.2 地勘概况根据野外钻探揭露及室内土工试验结果，构成拟建场地的主要地层属于第四系黄河三角洲沉积土层。在勘察深度内将地层划分为 6 层。第（1）1 层：杂填土（Q4ml），杂色，夹粉土薄及粘土团块，含大量建筑垃圾及腐殖质。场区普遍分布，厚度为 1.302.00 m。堆积时间约 3 年以上。第（1）层：素填土（Q4ml），黄褐色，以粉土为主，夹粉质粘土薄层及团块，含少量建筑垃圾及少量植物根系，该层为人工填土，土质不均匀，结构松散。场区普遍分布，层顶埋深为 1.302.00 m，厚度为 2.503.20 m。回填堆积时间约 35 年。第（2）层：粉质粘土（Q4al），黄褐色灰褐色，土质不均匀，夹粉土薄层，含少量有机质及铁质条斑，软塑，摇振无反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。场区普遍分布，层顶埋深为 2.503.60 m，厚度为 0.901.70 m。1.3 地基土承载力评价地基承载力特征值根据野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，按照 GB 500072011建筑地基基础设计规范确定地基承载力的方法，通过土的抗剪强度指标、静力触探测试指标结合建筑经验，综合确定各层地基土承载力特征值及压缩模量值见表 2。表 2 各土层承载力特征值及压缩模量层号土层名称fak/kPaEs12/MPa（2）粉质粘土754.2（2）夹粉土807.0（3）粉土908.0（4）粉质粘土804.8（5）粉土1209.3（6）粉质粘土855.0（6）夹粉土1009.01.4 地基及基础形式分析与建议1.4.1 自然地基承载持力层验算拟建建筑物假定采用筏形基础，基础埋深假定为 1.50 m，基底荷载 80k Pa，若以（2）层粉质粘土层为天然地基持力层；以 1 号孔为例：取历年最高地下水位标高为 3.300 m，b=3.00 m（假设）d=1.50 m，b=0.0，d=1.0，=8.05 kN/m3，m=12.76 kN/m3。按照GB 500072011建筑地基基础设计规范3规定，计算得（2）层粉质粘土修正后的地基承载力特征值 87.7 kPa，若基础假定埋深 3 m，则计算得（2）层粉质粘土修正后的地基承载力特征值 105.5 kPa，经验计算可知：在假设条件下，拟建建筑物以（2）层粉质粘土为持力层，强度满足假设要求。当假设条件改变时，应重新进行估算。1.4.2 水泥土搅拌法方案根据拟建工程所处位置、施工条件、地层情况等因素综合考虑，结合建筑物的荷载状况、结构特点，拟建建筑物均可采用水泥土搅拌法（干法）进行地基处理，处理至（5）层粉土。对复合地基承载力估算如下：假设条件如下：假设一根桩分担的处理地基面积为1 m2，以正方形布桩，桩间距 1 m，桩土面积置换率 m=0.196，桩径取 d=0.50 m，第（5）层粉土地基承载力特征值为 qp=120 kPa，Ap=0.196 m2，Up=1.57 m，=0.4，fs,k=75kPa，=0.4，=0.25，fcu=2 600 kPa（P O 42.5级水泥）假定场地整平标高为 3.000 m，计算复合地基承载力特征值见表 3。表 3 复合地基承载力特征值建筑物勘探孔号持力层基础埋深/m桩顶标高/m桩端标高/mRa1/kNRa2/kN有效桩长/m复合地基承载力特征值/kPa建议值/kPa幼儿园12(5)层 1.50 1.800 10.500 183 127121511501.4.3 预应力混凝土空心桩方案分析根据拟建建筑物所处位置、施工条件等因素综合考虑，结合本地施工经验，从建筑物载荷状况、结构特点、地基特点、施工条件、经济合理等综合分析，可采用预应力混凝土空心桩基础，以（5）层粉土为桩端持力层。本工程可采用桩径为 500 mm，壁厚100 mm 的预应力管桩基础，以（5）层粉土为桩端持力层时，计算单桩竖向极限承载力标准值，见表 4。表 4 单桩竖向极限承载力标准值建筑物勘探孔号持力层基础埋深/m桩顶标高/m桩端标高/m有效桩长/m单桩竖向极限承载力标准值 Quk/kN建议值/kPa幼儿园14（5）层 1.501.800 10.200121511502 基础设计选型及优化过程结果2.1 原基础设计情况全部采用预应力混凝土管桩，桩径 500 mm，以第（5）层粪土为桩端持力层（地勘建议），桩端进入持力层不小于 1 m，选用 PHC500 AB100 12a 桩 213 根，PHC500 AB100 9.6a 桩 306 根，PHC500 AB100 8.6a 桩 18 根，共 537 根，总长 5648.4 m，基础选用承台+承台梁+筏形（地下室）。建 筑 技 术第 54 卷第 4 期4682.2 优化后设计修改结果全部选用水泥土搅拌桩，桩径 500 mm，总桩数1 612 根，总长度 13 702 m，地下室部分采用承台+筏形，其他采用柱下桩基。2.3 优化过程辨析2.3.1 优化的提出由于该工程杂填土过厚，如果采用自然地基承载就全部挖除回填，费用较大，因此采用管桩基础。经调阅地勘报告和设计图纸后建议更改基础选型。即使不采用上述两种方案，完全可采用水泥土搅拌桩复合地基更为合理。2.3.2 优化的理由就地勘报告来讲，提出原土承载、管桩和水泥土搅拌桩 3 种方案建议，原土承载涉及挖除素、杂填土过多，回填砂费用过大的问题，不具备采纳优势，管桩施工便利，承载力高，但成本最大，粉喷桩不仅具有施工便利费用低廉，承载力满