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【摘 要】对于软土地区的低、多层建筑,天然基础与桩基础是其常见的基础形式。本文通过具体工程实例,就安全性与经济性,对天然基础与桩基础比较分析,以便于工程设计人员在工程中做出有效的判定。
【关键词】低层住宅;天然基础;桩基础
Comparison and analysis between natural basis and pile foundation for low-rise residential under soft soil conditions
Fan Jing-hai1, Xiao Jing-jing2
(1. Xiangshan County Planning and Design Institute Ningbo Zhejiang 315700;
2. Xiangshan County Planning Brueau Ningbo Zhejiang 315700)
【Abstract】To soft soil area of low-rise buildings, natural foundation and pile foundation is the basis of their common form. In this article, specific examples of projects on security and economy, based on the natural and comparative analysis of pile foundation for the engineering staff to make effective in the project determined.
【Key words】Lower residential; Natural base; Pile foundation
1. 引言
浙江沿海地区除少数低丘陵地区有岩石外,其余皆为巨厚的第四纪沉积物,主要为粘性土、粉性土和砂土构成,一般表层具有较厚的软弱土层(淤泥层),呈流塑,其地基承载力值特别低,最小可达50KPa。经过多年的工程实践,对于低、多层建筑,天然基础与桩基础是其常见的基础形式,天然基础包括柱下独立基础、条形基础、筏板基础。对于低,多层建筑物,采用天然基础还是桩基础一直是业主与设计人员容易产生分歧的问题,而业主往往以建造的成本及建设时间等因素,倾向于要求设计人员采用天然基础。然而,对于软土地区的低、多层建筑,天然基础就经济性与安全性方面,能否达到设计人员的要求,有待于我们在实践中总结与摸索。
本文通过具体工程实例,就安全性与经济性,对天然基础与桩基础比较分析,以便于工程设计人员在工程中做出有效的判定。
2. 工程概况
本工程位于沿海地区,建筑物为低层住宅楼,层数为三层,每幢建筑占地面积为175m2,建筑面积为507m2,主体结构采用框架结构,楼板为现浇板,不考虑地下室。
拟建工程场地较平整,工程地质条件较差,为软弱土地区。场地最上层为杂填土,深度为1~2米,杂填土下面为淤泥质土层,厚度在5~6m,地基承载力特征植为55KPa(考虑地质条件太差,地基强度未考虑基础的深度修正)。淤泥质土层下面为粉质粘土层,承载力较高。场地地下水水位埋藏较浅,地下水水位在地表下0.5~1.0m,主要为接受大气降水补给的孔隙潜水和上层滞水。
对于三层的低层住宅,若采用天然基础,要求地基承载力达70KPa以上。而本工程表层无硬壳层,基底基本座落于淤泥质土层上,此层土质地基承载力满足不了设计要求,需对基础以下的淤泥质土进行地基加固处理。若采用桩基础,则可以以粉质粘土层作为持力层。
采用天然基础还是桩基础,下面从经济性与安全性两方面进行比较分析。
2.1 方案一:
方案一(图1)采用水泥搅拌桩地基处理+筏板基础。通过地基加固的处理方法,提高浅层持力层的地基承载力,以达到设计要求。水泥搅拌桩加固法即利用水泥固化剂,使软土硬结形成加固体,加固体与天然地基形成复合地基,从而提高地基的强度,以满足地基承载力要求。
具体方案:(1)搅拌桩径为500mm,桩间距1米,水泥掺量为15%,水泥为普硅32.5水泥,只加固淤泥质土层(加固长度为6m,伸入下部土层1m);(2)挖去杂填土层,挖至筏板底部标高(基底标高-1.200m),底部需铺设200mm厚的碎石垫层和100mm素混凝土垫层;(3)筏板基础及地梁施工,板厚300mm;(4)进入上部结构施工。
图1 方案一 图2 方案二
2.1.1 安全性分析。
通过地基加固处理,提高地基承载力,技术上是完全可性的,复合地基的承载力能达到上部建筑物的总重量要求(恒载+活载+其他荷载因素),就能保证建筑物的安全性。现对上部荷载统计,墙体材料采用混凝土多孔砖,容重为15KN/m3,现浇混凝土容重取26KN/m3,活荷载取2.0KN/m2,基础设计时活荷载可每层折减,基础埋深1.50m,根据PKPM的荷载标准组合,可以算得平均基底反力约为70KPa(同时包括筏板上的填土自重18×0.9=16.2KPa),最大基底反力约80KPa。
采用水泥搅拌桩地基处理后,水泥搅拌桩单桩承载力调整值可到达约130KPa,根据《建筑地基处理技术规范》,复合地基的承载力:
fspk=mfpk+(1-m)fsk
=0.2×130+(1-0.2) ×55=70 KPa
复合地基承载力刚好能满足地基承载力设计要求,因此该方案是安全可靠的。但是,对于天然地基,只是作了浅层的地基加固处理,与桩基础相比,天然基础以较差的土层作为基础持力层,其沉降量与基础不均匀沉降比较难以控制,对于结构的安全性存在一定的不确定因素。
2.1.2 经济性分析。
此方案基础工程造价主要包括地基处理费用、筏板与地梁工程三部分。地基加固面积约200 m2,水泥搅拌桩的长度平均约为6m,根数约200根;筏板基础面积约180m2,板厚300mm。主要工程量及费用概算,见下表1。
4小计62215
注:1、具体单价结合市场和当地施工环境确定。
2.2 方案二。
方案二(图2)采用桩基础,因附近场地较开阔,周边环境较简单,可采用426沉管灌注桩,以淤泥层土下面的粉质粘土层作为持力层,桩长约12m,单桩承载力为450KN,根据PKPM的荷载标准组合布桩,桩数为32根。具体施工工序如下:(1)场地三通一平,进行桩基施工;(2)基础开挖,挖至承台底部标高,承台及地梁施工;(3)进入上部结构施工。
2.2.1 安全性分析。
仅从安全性考虑,该方案是完全可行的。主体荷载(包括恒载与活载,同时含风荷载与地震荷载引起的竖向荷载)均有桩基来承担,安全性是没问题的。同时,与浅基础相比,桩基的沉降量容易控制。
2.2.2 经济性分析。
此方案基础工程造价包括桩基工程费用、承台及地梁工程。主要工程量及费用概算,见下表2。
2.3 两个方案的综合比较。
(1)就安全性而言,应该说两个方案的可行性均可操作,均能保证建筑物的安全;但是对于软土地基条件下,与浅基础相比,因桩基础以较好土层作为持力层,能够更好地控制建筑物的沉降量与不均匀沉降。
(2)两方案的基础施工的周期也基本差不多,水泥搅拌桩与沉管灌注桩均需一定时间的养护与检测时间。
(3)就本工程而言,通过两方案的经济性比较,与浅基础相比,采用桩基础的工程费用更省些,但是,在地基承载力能满足设计要求的条件下,无需进行地基加固处理,浅基础的经济性存在一定的优势。
(4)对于某软土地基,低层住宅基础采用深基础还是浅基础,有必要进行多方案比较,才能设计出安全、经济、合理的基础方案。
参考文献
[1]JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范[S].
[文章编号]1006-7619(2010)07-15-662
【关键词】低层住宅;天然基础;桩基础
Comparison and analysis between natural basis and pile foundation for low-rise residential under soft soil conditions
Fan Jing-hai1, Xiao Jing-jing2
(1. Xiangshan County Planning and Design Institute Ningbo Zhejiang 315700;
2. Xiangshan County Planning Brueau Ningbo Zhejiang 315700)
【Abstract】To soft soil area of low-rise buildings, natural foundation and pile foundation is the basis of their common form. In this article, specific examples of projects on security and economy, based on the natural and comparative analysis of pile foundation for the engineering staff to make effective in the project determined.
【Key words】Lower residential; Natural base; Pile foundation
1. 引言
浙江沿海地区除少数低丘陵地区有岩石外,其余皆为巨厚的第四纪沉积物,主要为粘性土、粉性土和砂土构成,一般表层具有较厚的软弱土层(淤泥层),呈流塑,其地基承载力值特别低,最小可达50KPa。经过多年的工程实践,对于低、多层建筑,天然基础与桩基础是其常见的基础形式,天然基础包括柱下独立基础、条形基础、筏板基础。对于低,多层建筑物,采用天然基础还是桩基础一直是业主与设计人员容易产生分歧的问题,而业主往往以建造的成本及建设时间等因素,倾向于要求设计人员采用天然基础。然而,对于软土地区的低、多层建筑,天然基础就经济性与安全性方面,能否达到设计人员的要求,有待于我们在实践中总结与摸索。
本文通过具体工程实例,就安全性与经济性,对天然基础与桩基础比较分析,以便于工程设计人员在工程中做出有效的判定。
2. 工程概况
本工程位于沿海地区,建筑物为低层住宅楼,层数为三层,每幢建筑占地面积为175m2,建筑面积为507m2,主体结构采用框架结构,楼板为现浇板,不考虑地下室。
拟建工程场地较平整,工程地质条件较差,为软弱土地区。场地最上层为杂填土,深度为1~2米,杂填土下面为淤泥质土层,厚度在5~6m,地基承载力特征植为55KPa(考虑地质条件太差,地基强度未考虑基础的深度修正)。淤泥质土层下面为粉质粘土层,承载力较高。场地地下水水位埋藏较浅,地下水水位在地表下0.5~1.0m,主要为接受大气降水补给的孔隙潜水和上层滞水。
对于三层的低层住宅,若采用天然基础,要求地基承载力达70KPa以上。而本工程表层无硬壳层,基底基本座落于淤泥质土层上,此层土质地基承载力满足不了设计要求,需对基础以下的淤泥质土进行地基加固处理。若采用桩基础,则可以以粉质粘土层作为持力层。
采用天然基础还是桩基础,下面从经济性与安全性两方面进行比较分析。
2.1 方案一:
方案一(图1)采用水泥搅拌桩地基处理+筏板基础。通过地基加固的处理方法,提高浅层持力层的地基承载力,以达到设计要求。水泥搅拌桩加固法即利用水泥固化剂,使软土硬结形成加固体,加固体与天然地基形成复合地基,从而提高地基的强度,以满足地基承载力要求。
具体方案:(1)搅拌桩径为500mm,桩间距1米,水泥掺量为15%,水泥为普硅32.5水泥,只加固淤泥质土层(加固长度为6m,伸入下部土层1m);(2)挖去杂填土层,挖至筏板底部标高(基底标高-1.200m),底部需铺设200mm厚的碎石垫层和100mm素混凝土垫层;(3)筏板基础及地梁施工,板厚300mm;(4)进入上部结构施工。
图1 方案一 图2 方案二
2.1.1 安全性分析。
通过地基加固处理,提高地基承载力,技术上是完全可性的,复合地基的承载力能达到上部建筑物的总重量要求(恒载+活载+其他荷载因素),就能保证建筑物的安全性。现对上部荷载统计,墙体材料采用混凝土多孔砖,容重为15KN/m3,现浇混凝土容重取26KN/m3,活荷载取2.0KN/m2,基础设计时活荷载可每层折减,基础埋深1.50m,根据PKPM的荷载标准组合,可以算得平均基底反力约为70KPa(同时包括筏板上的填土自重18×0.9=16.2KPa),最大基底反力约80KPa。
采用水泥搅拌桩地基处理后,水泥搅拌桩单桩承载力调整值可到达约130KPa,根据《建筑地基处理技术规范》,复合地基的承载力:
fspk=mfpk+(1-m)fsk
=0.2×130+(1-0.2) ×55=70 KPa
复合地基承载力刚好能满足地基承载力设计要求,因此该方案是安全可靠的。但是,对于天然地基,只是作了浅层的地基加固处理,与桩基础相比,天然基础以较差的土层作为基础持力层,其沉降量与基础不均匀沉降比较难以控制,对于结构的安全性存在一定的不确定因素。
2.1.2 经济性分析。
此方案基础工程造价主要包括地基处理费用、筏板与地梁工程三部分。地基加固面积约200 m2,水泥搅拌桩的长度平均约为6m,根数约200根;筏板基础面积约180m2,板厚300mm。主要工程量及费用概算,见下表1。
4小计62215
注:1、具体单价结合市场和当地施工环境确定。
2.2 方案二。
方案二(图2)采用桩基础,因附近场地较开阔,周边环境较简单,可采用426沉管灌注桩,以淤泥层土下面的粉质粘土层作为持力层,桩长约12m,单桩承载力为450KN,根据PKPM的荷载标准组合布桩,桩数为32根。具体施工工序如下:(1)场地三通一平,进行桩基施工;(2)基础开挖,挖至承台底部标高,承台及地梁施工;(3)进入上部结构施工。
2.2.1 安全性分析。
仅从安全性考虑,该方案是完全可行的。主体荷载(包括恒载与活载,同时含风荷载与地震荷载引起的竖向荷载)均有桩基来承担,安全性是没问题的。同时,与浅基础相比,桩基的沉降量容易控制。
2.2.2 经济性分析。
此方案基础工程造价包括桩基工程费用、承台及地梁工程。主要工程量及费用概算,见下表2。
2.3 两个方案的综合比较。
(1)就安全性而言,应该说两个方案的可行性均可操作,均能保证建筑物的安全;但是对于软土地基条件下,与浅基础相比,因桩基础以较好土层作为持力层,能够更好地控制建筑物的沉降量与不均匀沉降。
(2)两方案的基础施工的周期也基本差不多,水泥搅拌桩与沉管灌注桩均需一定时间的养护与检测时间。
(3)就本工程而言,通过两方案的经济性比较,与浅基础相比,采用桩基础的工程费用更省些,但是,在地基承载力能满足设计要求的条件下,无需进行地基加固处理,浅基础的经济性存在一定的优势。
(4)对于某软土地基,低层住宅基础采用深基础还是浅基础,有必要进行多方案比较,才能设计出安全、经济、合理的基础方案。
参考文献
[1]JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范[S].
[文章编号]1006-7619(2010)07-15-662