某地库工程地基基础设计方案分析与经济比较

郭 可

(太原市建筑设计研究院，山西太原 030002)

1 工程概况

某单层地库工程，柱网8.2 m ×8.2 m，地库层高3.8 m，采用框架结构，无梁楼盖。柱截面600 mm×700 mm，顶板板厚450 mm。上覆2.5 m覆土，设计中考虑消防车荷载。上部结构传至基础顶面的荷载如表1所示。

表1 上部结构传至基础顶面的荷载 kN/m2

现拟对地基基础采用三种不同方案进行分析并做出经济性比较，从中选优，最终确定基础设计方式。

2 地质情况

本工程基础顶面标高－6.560 m，绝对高程772.89 m。场地土顶面现状标高776.90 m，抗浮设计水位771.48 m，无需考虑水浮力对基础设计的影响。根据地质勘查报告的揭示，本工程基础落于第一层粉土层，承载力特征值为110 kPa，地基土分层及主要物理力学指标如表2所示。

表2 地基土分层及主要物理力学指标

3 地基基础三种设计方案分析

现根据结构受力情况及场地土的物理力学指标，拟对本工程采用三种地基基础设计方案进行计算分析。计算的原则为:受力相同，取各方案中最为经济的计算结果。

1)方案一:由于首层持力层较为均匀，承载力特征值为110 kPa，采用平板式筏板基础形式，考虑板厚500 mm，算得基底反力标准值为90.84 kN/m2，再加之地基土承载深度修正，能够满足承载力要求。筏板计算采用倒楼盖无梁楼盖经验公式法计算。计算结果见图1及表3。2)方案二:由于持力层承载力特征值较小，拟采用CFG桩进行场地土地基处理，基础采用独立基础形式。根据上部结构传下来的荷载以及基础本身的自重，测算要求处理后复合地基承载力特征值为370 kPa。计算结果见图2及表3。3)方案三:由于上部结构倒荷较大，拟采用预应力静压管桩—承台基础设计。测算要求管桩单桩竖向承载力特征值达到630 kN。计算结果见图3及表3。

图1 筏板配筋图

图2 CFG地基处理，独立基础方案

图3 预应力管桩—承台基础方案

表3 三种基础设计方案计算结果

4 三种地基基础设计方案的经济性比较

CFG桩具有施工方便高效、桩身质量可靠、检测直观等优点，但施工中容易造成已施工的桩产生缩颈和断桩现象，而且存在严重振动和噪声污染。静压管桩施工中无噪声，无振动，由于工厂加工，桩身质量可靠，施工速度快，场地整洁，但在实际工程中有能否穿透硬夹层的心理担忧。另外由于验桩时间的要求，CFG桩工期要比静压管桩多10 d～20 d左右。对于工期要求比较紧的工程，静压管桩适用性更高。在硬夹层较厚的场地中，CFG桩更为可靠。

与其他两种地基基础设计方案相比，利用天然地基持力的筏板基础方案，施工中省去了打桩和检验的时间，从而大大的缩短了工期，给甲方带来可观的经济效益。

除了施工质量、成桩的可靠性以及施工工期外，工程造价是甲方及设计选定基础方案的关键。根据计算分析得到的结果，将本工程三种方案工程造价列如表4所示。从表4中结果可以看到，基于天然地基持力的筏板基础设计方案造价最为经济，CFG桩方案造价略高于方案一，基本持平，而采用预应力静压管桩的方案三造价则大大高于其他两种地基基础设计方案。显然，方案一在本工程地基基础设计中有较大的综合优势。

表4 三种基础设计方案经济性比较

5 结语

本地库工程通过计算分析，提出了三种不同的地基基础设计方案，并且通过对这三种方案进行综合比较，得到了以下几点结论:

1)从施工工期来讲，采用天然地基作为持力层，筏板基础方案省去了打桩和验桩的过程，工期最短，而CFG桩方案工期最长。

2)从经济造价来讲，筏板基础方案与CFG桩方案造价相当，较管桩方案经济许多。

3)以往的工程经验，特别是小高层建筑的地基基础设计中，预应力静压管桩往往表现出较好的经济效益。然而在本地库工程中却不然。笔者认为，本工程场地土未能提供较为理想的桩侧和桩端阻力导致桩身过长，而尽管如此，按经验公式倒算的单桩竖向承载力特征值也远小于桩身本身能够承受的竖向承载力极限，预应力静压管桩无法得到充分发挥，直接反映为较差的经济效益。

4)综合而言，基于天然地基持力的筏板基础设计方案，其综合造价、施工工期均具有明显的优势，本工程建议采用此方案进行设计。

［1］GB 50007-2001，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［3］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［4］成 杰，常明波.复合基础设计探讨［J］.山西建筑，2011，37(30):75-76.