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摘要:基础选型首先要根据场地地质条件,结合上部结构的要求,及各种基础型式的特点与施工的可行性、可靠性来确定,也要结合场地周边情况,对可采用的基础型式的经济性(包括成本和时间)进行分析对比,以选择施工简单、经济合理、质量可靠的基础型式。横县某小区7#、8#楼基础就结合周边环境,从最初的冲孔灌注桩改为独立柱基,在施工成本相当的情况下,既简化了施工工艺,又节约了施工时间,取得了较好的经济效益。
关键词:勘察地基基础场地环境
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
0引言
在地基基础设计中,一般按项目勘察报告中的地质条件,结合上部结构的要求,并考虑基础施工的可行性、质量的可靠性等情况,设计出相对合理的基础型式。然而,设计过程中,如充分f考虑场地周边的条件,可能提出更优的基础方案。下面就广西横县某小区7#、8#楼基础选型中的一些经验来探讨一下周边环境对基础选型的影响。
1场地地质条件
1.1工程概况
广西横县某小区7#、8#楼高6层,无地下室,占地均为45×10m2,框架结构,南北向并排,间距10m。其西北侧100m外的该小区二期用地中间有一鱼塘,面积约500m2,塘深约8m。
1.2场地地形地貌
场地位于岩溶峰林洼地区,原地面起伏不平,经平整后现地面平坦,地表无不良地质作用。
1.3场地地层分布
(1)素填土①:灰白色,灰岩块石或碎块为主,局部为灰岩碎块夹黏性土,土质不均匀,结构松散。揭露厚度4.2~6.3m,平均5.1m。
(2)红黏土②:褐黄色,黏土为主。无摇震反应,泥质光泽,干强度高,韧性高。硬塑状态。层厚3.2~8.7m,平均4.8m。具中等膨胀性。
(3)微风化灰岩③层:灰白色。微风化,隐晶质结构,厚层状构造。岩芯较完整,采取率80~90%。岩石坚硬,敲击声清脆。揭露层厚>7.2m。
表1地基土承载力及主要物理力学参数
1.3水文地质条件
场地地下水主要为上层滞水,赋存于素填土①层中,有一定水量,地下水位埋深3~5m。
1.4不良地质
根据钻探揭露,场地灰岩内浅层岩溶较发育,且发育不均匀,遇洞率为24%。溶洞大小不等且深浅不一,溶洞中多填充黏性土。虽在场地钻探过程中未揭露土洞,但岩土分界面处存在土洞发育的可能。场地的岩溶发育对地基的稳定性存在影响。
2基础选型分析和确定
2.1基础选型分析
据场地地质条件,因场地素填土厚度大,赋存有地下水,可作为基础持力层的红黏土层埋深>5m,基槽(基坑)开挖难度较大,按正常情况,拟建工程不能采用天然地基、浅基础。因填料以灰岩块石或碎块为主,常用的地基处理方法施工困难,也不宜采用。看来只能采用桩基础。
常用桩基型式中,人工挖孔桩和机械挖孔桩、长螺旋钻孔桩、静压桩在素填土层中施工时难度较大或无法施工,只有钻孔灌注桩或冲孔灌注桩适用。此两种桩型施工技术成熟可行,施工过程中加强管理,质量也可靠,虽泥浆对环境存在污染,但在相对偏僻的地段,其影响在可控范围内,因此拟建建筑物的基础型式建议选择钻(冲)孔灌注桩。
2.2问题的提出
本工程仅高6层,若选择以灰岩作为桩端持力层的钻(冲)孔灌注桩基础,需进行超前钻探和桩基检测,因施工工艺及工序复杂,质量控制要求较高,施工周期较长,于开发商来说,收益可能低于预期。
那么,有没有更好的基础方案呢?
通常,浅基础比桩基础要经济,且施工周期更是比桩基础短,在能够采用浅基础时,应尽量采用浅基础。本场地红黏土层强度满足要求,但因素填土层厚度大,存在地下水,基坑开挖不便,施工困难。那么,将素填土整体挖除至红黏土层后再施工浅基础,是否可行呢?
整体开挖,首先,是否有足够的场地进行开挖,以避免对基坑进行支护、造成更大的成本。其次,挖出的弃方如何处理,寻找弃土场及基坑回填所需的土方会增加成本。这两个问题不处理好,则整体开挖成本将远超桩基础,不如直接采用桩基础。
2.3问题的解决
场地北侧为待开发的二期用地,南侧为后期办公用地,西侧距该小区其它建筑15m以上,东侧距市政道路10m,而整体开挖深度平均5.5m,按稳定放坡坡比1:1.5考虑,放坡宽度约8m,空间满足要求。开挖过程中,可采用明沟、集水井集中抽排赋存于素填土层的上层滞水,整体开挖不存在问题。
而场地北侧二期用地内的鱼塘需要回填,本工程弃方正可回填该鱼塘,既解决了本工程弃方问题,又解决了二期回填的需方问题,而弃方中大的块石可用于后期施工,可谓一举三得。
2.4整体开挖方案和桩基础方案的简单对比
由以上分析可见,将场地素填土全部挖除至红黏土层施工浅基础,对本工程而言,不仅可行,而且可能更加简单易行。现对其进行简要的分析。
(1)费用方面
按20m2一柱考虑,每栋楼约34个柱,如采用桩基础,则每栋需34根桩,桩径800mm,平均桩长10m,共需混凝土342m3,按市场价,费用约需52万元。
超前钻探因素填土层主要为填石,按150元/m计,一桩一孔共68孔,平均深16m,费用约16万元。
低应变68根,80元/根,需5400元。静载荷试验三根,约3万元/根,共9万元。抽芯3根,每根11m,共33m,按300元/m计,约1万元,检测约10.5万元。
采用独立柱基,每栋34个柱基,平均按3×2×0.8=4.8m3计(包括基础和地面下的柱),共需326m3,包括材料、人工等约1000元/m3,共需33万元。
将素填土全部挖除,开挖量约为108×23×5.5=13662m3,按40元/m3的开挖、回填成本计,需55万元。二期鱼塘回填方量约需500×8=4000m3,分担16万元(如从外面购买土方回填,实际成本至少要多出一半)。本项目39万元。
钎探按70元/m计,每个柱基布3个孔,平均每孔深4.5m,68个柱共920m,需费用约6.5万元。
由上述分析可以看出,在桩数和柱基数相同的情况下,基于笔者了解的市场价格,本项目采用桩基与采用独立柱基成本基本持平。
(2)施工工期方面
超前钻探按投入4台施工设备、每台设备每天完成一个钻孔计,则68个钻孔实际施工约为20天。
桩基施工按投入4台施工设备,每台设备每天完成一个桩孔,则68个桩孔实际施工约为20天。桩基检测约需30天,则完成桩基施工共需约70天。
按投入2台设備计,按1000m3/天的产量计,基坑挖则需7天。钎探约10天,基础施工约15天,基坑回填约10天,共需约42天。采用整体开挖方案比采用桩基方案约省1个月。
(3)综合分析
桩基施工中,超前钻探和桩基施工难以同时进行,桩基检测须在达到要求后方可进行,各工序之间交叉作业困难,机械设备相互干扰严重,施工周期将更长。而整体开挖方案中,占较大成本的挖、填方费用则将因场地条件的适当调整及市场价格的优惠而出现较大的差别,可能更趋于经济。
相对于桩基施工的复杂性及质量控制的不可见性,独立柱基施工简单,质量易控制,与该小区其它建筑之间的施工也易协同作业。
2.5基础方案的最终确定
综合考虑各种情况后,设计最终采用了整体开挖后施工浅基础的方案。该项目在确定方案后两月内即完成基础施工并通过基础验收,为项目开发节省了一定时间,从投资效益上来说,也节省了项目的开发成本。
3结语
由上面的例子可以看出,虽然基础型式的选择主要是由上部结构的要求和场地地质条件决定的,但如果我们在充分了解上述要求的前提下,能够利用场地周边环境优势,可能会选择出更加适合本项目的简单易行、质量可靠的基础型式,取得意想不到的经验和收获。
作者简介:赵文斌(1976–),男,工程师,现供职于核工业柳州工程勘察院,主要从事岩土工程勘察与地质灾害危险性评估方面的工作。E-mail:haiqing1300@163.com。
参考文献(References):
中华人民共和国国家标准.岩土工程勘察规范GB50021–2001(2009年版).北京:中国建筑工业出版社,2009
中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007–2011.北京:中国建筑工业出版社,2011
中华人民共和国行业标准.建筑工程地质勘探与取样技术规程JGJ/T87-2012北京:中国建筑工业出版社,2012
关键词:勘察地基基础场地环境
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
0引言
在地基基础设计中,一般按项目勘察报告中的地质条件,结合上部结构的要求,并考虑基础施工的可行性、质量的可靠性等情况,设计出相对合理的基础型式。然而,设计过程中,如充分f考虑场地周边的条件,可能提出更优的基础方案。下面就广西横县某小区7#、8#楼基础选型中的一些经验来探讨一下周边环境对基础选型的影响。
1场地地质条件
1.1工程概况
广西横县某小区7#、8#楼高6层,无地下室,占地均为45×10m2,框架结构,南北向并排,间距10m。其西北侧100m外的该小区二期用地中间有一鱼塘,面积约500m2,塘深约8m。
1.2场地地形地貌
场地位于岩溶峰林洼地区,原地面起伏不平,经平整后现地面平坦,地表无不良地质作用。
1.3场地地层分布
(1)素填土①:灰白色,灰岩块石或碎块为主,局部为灰岩碎块夹黏性土,土质不均匀,结构松散。揭露厚度4.2~6.3m,平均5.1m。
(2)红黏土②:褐黄色,黏土为主。无摇震反应,泥质光泽,干强度高,韧性高。硬塑状态。层厚3.2~8.7m,平均4.8m。具中等膨胀性。
(3)微风化灰岩③层:灰白色。微风化,隐晶质结构,厚层状构造。岩芯较完整,采取率80~90%。岩石坚硬,敲击声清脆。揭露层厚>7.2m。
表1地基土承载力及主要物理力学参数
1.3水文地质条件
场地地下水主要为上层滞水,赋存于素填土①层中,有一定水量,地下水位埋深3~5m。
1.4不良地质
根据钻探揭露,场地灰岩内浅层岩溶较发育,且发育不均匀,遇洞率为24%。溶洞大小不等且深浅不一,溶洞中多填充黏性土。虽在场地钻探过程中未揭露土洞,但岩土分界面处存在土洞发育的可能。场地的岩溶发育对地基的稳定性存在影响。
2基础选型分析和确定
2.1基础选型分析
据场地地质条件,因场地素填土厚度大,赋存有地下水,可作为基础持力层的红黏土层埋深>5m,基槽(基坑)开挖难度较大,按正常情况,拟建工程不能采用天然地基、浅基础。因填料以灰岩块石或碎块为主,常用的地基处理方法施工困难,也不宜采用。看来只能采用桩基础。
常用桩基型式中,人工挖孔桩和机械挖孔桩、长螺旋钻孔桩、静压桩在素填土层中施工时难度较大或无法施工,只有钻孔灌注桩或冲孔灌注桩适用。此两种桩型施工技术成熟可行,施工过程中加强管理,质量也可靠,虽泥浆对环境存在污染,但在相对偏僻的地段,其影响在可控范围内,因此拟建建筑物的基础型式建议选择钻(冲)孔灌注桩。
2.2问题的提出
本工程仅高6层,若选择以灰岩作为桩端持力层的钻(冲)孔灌注桩基础,需进行超前钻探和桩基检测,因施工工艺及工序复杂,质量控制要求较高,施工周期较长,于开发商来说,收益可能低于预期。
那么,有没有更好的基础方案呢?
通常,浅基础比桩基础要经济,且施工周期更是比桩基础短,在能够采用浅基础时,应尽量采用浅基础。本场地红黏土层强度满足要求,但因素填土层厚度大,存在地下水,基坑开挖不便,施工困难。那么,将素填土整体挖除至红黏土层后再施工浅基础,是否可行呢?
整体开挖,首先,是否有足够的场地进行开挖,以避免对基坑进行支护、造成更大的成本。其次,挖出的弃方如何处理,寻找弃土场及基坑回填所需的土方会增加成本。这两个问题不处理好,则整体开挖成本将远超桩基础,不如直接采用桩基础。
2.3问题的解决
场地北侧为待开发的二期用地,南侧为后期办公用地,西侧距该小区其它建筑15m以上,东侧距市政道路10m,而整体开挖深度平均5.5m,按稳定放坡坡比1:1.5考虑,放坡宽度约8m,空间满足要求。开挖过程中,可采用明沟、集水井集中抽排赋存于素填土层的上层滞水,整体开挖不存在问题。
而场地北侧二期用地内的鱼塘需要回填,本工程弃方正可回填该鱼塘,既解决了本工程弃方问题,又解决了二期回填的需方问题,而弃方中大的块石可用于后期施工,可谓一举三得。
2.4整体开挖方案和桩基础方案的简单对比
由以上分析可见,将场地素填土全部挖除至红黏土层施工浅基础,对本工程而言,不仅可行,而且可能更加简单易行。现对其进行简要的分析。
(1)费用方面
按20m2一柱考虑,每栋楼约34个柱,如采用桩基础,则每栋需34根桩,桩径800mm,平均桩长10m,共需混凝土342m3,按市场价,费用约需52万元。
超前钻探因素填土层主要为填石,按150元/m计,一桩一孔共68孔,平均深16m,费用约16万元。
低应变68根,80元/根,需5400元。静载荷试验三根,约3万元/根,共9万元。抽芯3根,每根11m,共33m,按300元/m计,约1万元,检测约10.5万元。
采用独立柱基,每栋34个柱基,平均按3×2×0.8=4.8m3计(包括基础和地面下的柱),共需326m3,包括材料、人工等约1000元/m3,共需33万元。
将素填土全部挖除,开挖量约为108×23×5.5=13662m3,按40元/m3的开挖、回填成本计,需55万元。二期鱼塘回填方量约需500×8=4000m3,分担16万元(如从外面购买土方回填,实际成本至少要多出一半)。本项目39万元。
钎探按70元/m计,每个柱基布3个孔,平均每孔深4.5m,68个柱共920m,需费用约6.5万元。
由上述分析可以看出,在桩数和柱基数相同的情况下,基于笔者了解的市场价格,本项目采用桩基与采用独立柱基成本基本持平。
(2)施工工期方面
超前钻探按投入4台施工设备、每台设备每天完成一个钻孔计,则68个钻孔实际施工约为20天。
桩基施工按投入4台施工设备,每台设备每天完成一个桩孔,则68个桩孔实际施工约为20天。桩基检测约需30天,则完成桩基施工共需约70天。
按投入2台设備计,按1000m3/天的产量计,基坑挖则需7天。钎探约10天,基础施工约15天,基坑回填约10天,共需约42天。采用整体开挖方案比采用桩基方案约省1个月。
(3)综合分析
桩基施工中,超前钻探和桩基施工难以同时进行,桩基检测须在达到要求后方可进行,各工序之间交叉作业困难,机械设备相互干扰严重,施工周期将更长。而整体开挖方案中,占较大成本的挖、填方费用则将因场地条件的适当调整及市场价格的优惠而出现较大的差别,可能更趋于经济。
相对于桩基施工的复杂性及质量控制的不可见性,独立柱基施工简单,质量易控制,与该小区其它建筑之间的施工也易协同作业。
2.5基础方案的最终确定
综合考虑各种情况后,设计最终采用了整体开挖后施工浅基础的方案。该项目在确定方案后两月内即完成基础施工并通过基础验收,为项目开发节省了一定时间,从投资效益上来说,也节省了项目的开发成本。
3结语
由上面的例子可以看出,虽然基础型式的选择主要是由上部结构的要求和场地地质条件决定的,但如果我们在充分了解上述要求的前提下,能够利用场地周边环境优势,可能会选择出更加适合本项目的简单易行、质量可靠的基础型式,取得意想不到的经验和收获。
作者简介:赵文斌(1976–),男,工程师,现供职于核工业柳州工程勘察院,主要从事岩土工程勘察与地质灾害危险性评估方面的工作。E-mail:haiqing1300@163.com。
参考文献(References):
中华人民共和国国家标准.岩土工程勘察规范GB50021–2001(2009年版).北京:中国建筑工业出版社,2009
中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范GB50007–2011.北京:中国建筑工业出版社,2011
中华人民共和国行业标准.建筑工程地质勘探与取样技术规程JGJ/T87-2012北京:中国建筑工业出版社,2012