基础工程方案选择实例模板.docx
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基础工程方案选择实例模板
2～3层框架-砖混结构食堂基础选型
1．工程概况
格胜（重庆）有限公司拟在重庆某工业园修建产业基地。
拟建建筑物为2～3层框架-砖混结构食堂，其中框架结构为2层，单柱荷载550KN；砖混结构为3层，荷载210kN/m，设计地坪标高273.5m。
2.场地工程地质条件
2.1地层岩性
拟建场区属构造剥蚀丘陵地貌，其原始地貌为浅丘及斜坡。
根据钻探揭示深度和地表地质调查，场区上覆土层为第四系全新统人工素填土及粉质粘土、淤泥质粘土；下伏基岩为砂岩、泥岩层。
地层简述如下：
（1）素填土：
杂色，主要由粉质粘土和破碎的砂泥岩碎块组成，碎块粒径约20～300mm，含量约占全重的15～20%，结构松散，呈稍湿状。
随意性堆填，为近期平场回填。
该层在主要分布于场区平场范围内，厚度主要在0.20m（ZY153）～21.80m（ZY255）之间变化。
（2）粉质粘土：
灰褐色。
主要由粉粒和粘粒组成，无摇震反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，手可搓条，呈可塑状。
该层于场区部分地带有分布，厚度主要在0.60m（ZY214）～9.00m（ZY273）之间变化。
（3）淤泥质粘土：
灰色。
主要由粉粒和粘粒组成，含有机质，具腐臭味。
无摇震反应，切面稍有光泽，干强度、韧性低，手可搓条，呈可塑状。
该层于场区北侧部分地带有分布，厚度主要在2.10m（ZY215）～9.40m（ZY156）之间变化。
（4）泥岩：
红褐色，主要由粘土矿物组成，泥质结构，中厚层状构造。
强风化带岩质较软，岩芯破碎，呈碎块状；中等风化带岩质较较硬，岩芯完整，多呈长、短柱状。
该层于场区大部分地带有分布，厚度在本次勘察中未钻穿。
（5）砂岩：
灰色、黄色，中细粒结构，中厚层状构造，主要矿物成分为石英、长石和云母等，泥钙质胶结，部分钻孔胶结较差。
强风化带岩质较软，岩芯破碎，呈碎块状；中等风化带岩质较硬，岩芯较完整，呈长、短柱状。
该层于场区大部分地带均有分布，厚度在本次勘察中未钻穿。
2.2水文地质条件
拟建场区位于浅丘斜坡地带，地势较高，地表迳流条件较好，大气降雨主要以地表水形式向地势较低处排泄。
场地内岩土层为素填土、粉质粘土及砂、泥岩层，素填土结构松散，为强透水层；粉质粘土层具阻水作用，为隔水层；基岩构造裂隙不发育，泥岩亦为隔水层，砂岩为弱透水层。
经钻孔终孔后，抽干钻孔中残留用水，无水位恢复，水文地质条件简单。
由于场区填土厚度较大，大气降雨易在填土中汇聚，形成上层滞水，建议施工时，做好抽排水处理措施。
2.3不良地质现象地质灾害
经本次野外勘察结果，拟建场区未见断层通过，无滑坡、边坡失稳、地下洞室等不良地质现象和地质灾害。
2.3岩土物理力学特征
原位测试结果表明：
该场地素填土土质成分较杂乱，均匀性较差，含有一定量的较大块石，结构松散，土层未完成自重固结沉降过程；标准贯入测试结果表明：
淤泥质粘土的状态为软可塑状态；粉质粘土较均匀，压缩系数0.34，为中等压缩性土。
2.4岩土测试成果及统计评述
岩石抗压强度试验成果统计表 表6
岩性
孔号
天然抗压强度（Mpa）
饱和抗压强度（Mpa）
中等风化泥岩
子样数n
36
36
数据分布范围
4.1～9.5
2.4～6.2
平均值（φm）
6.00
3.74
软化系数
0.62
标准差（σf）
1.425
1.001
变异系数（δ）
0.238
0.268
修正系数（γs）
0.932
0.923
标准值（fk）
5.59
3.45
中等风化砂岩
子样数n
222
222
数据分布范围
15.0～27.1
10.5～20.8
平均值（φm）
20.83
14.86
软化系数
0.71
标准差（σf）
2.793
2.280
变异系数（δ）
0.134
0.153
修正系数（γs）
0.985
0.982
标准值（fk）
20.51
14.60
2.5岩土参数选用及建议
根据重庆地区经验地基承载力特征值可取地区经验值：
泥岩300kPa，砂岩500kPa。
中等风化岩石地基承载力特征值按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中的下式确定：
fa=ψr*frk
式中：
fa——岩石地基承载力特征值；
fr——岩石取饱和单轴抗压强度标准值。
Ψr——折减系数，根据本工程及场地特点，建议取0.35。
计算结果：
泥岩取1.21Mpa，砂岩取5.11Mpa；
岩石饱和单轴抗压强度标准值，粘土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值；建议中风化泥岩取天然抗压强度标准值5.59MPa，中风化砂岩取饱和抗压强度标准值14.60MPa。
3.基础方案的拟定
（注：
因具体参数不全以下所有方案仅做简单说明不进行具体计算。
）
由地质资料可知，该建筑为山区建筑地基，与平原地区相比，地面高差悬殊很大，如果处理不当，很容易使地基产生不均匀沉降。
此外，基岩起伏变化较大，上覆土层的厚度不同，且土层复杂，属于软弱地基，需要进行一定的处理。
方案一：
桩基
可采用预制桩，打入桩穿过软弱土层，将基础支撑在坚硬岩石上，使建筑物的沉降差满足设计要求，这种方法能同时取代或减少地基处理和开挖基坑的土方工程，可以节约人力和缩短工期，山区普遍采用此法。
该食堂由两层框架和三层砖混组成，砖混墙体下荷载为线荷载，所以部分桩基上需布置地梁，传力途径为上部结构线荷载传至地梁，承台梁传至桩基，桩基传给土层。
由地质勘查报告知，地基为软土地基，持力层选粘土层，且粘土层最深只有5m左右，所以不宜采用摩擦型桩，因此宜采用端承型桩。
人工挖孔灌注桩,可以直观地揭示每个桩位各种土层的厚度,尤其是可能产生负面影响的未压实填土的厚度,这样可以有明确针对性地进行处理,如采用涂层法、夹层法或套管法。
但考虑到人工挖孔过程中,较厚的填土可能给成孔造成一定的难度,以及可能给施工人员和桩的质量带来较大的安全隐患,并且该工程部分仅为三层的食堂,采用挖孔桩会导致承载力有较大的富余,造成浪费,所以放弃该方案。
然后经过比选,选择了混凝土预制桩,混凝土预制桩施工工期短，承载力高，可以满足设计承载力要求，现计算如下：
以第④层泥岩为桩端持力层，桩顶埋深1.50m，设计桩径400mm，
各土层的桩侧阻力qsi、桩端阻力qp特征值见表1：
建议岩土设计参数表表1
岩土名称
天然标准值（fk）MPa
饱和标准值（fk）MPa
特征值MPa
极限侧阻力KPa
极限端阻力KPa
水平抗力系数的比例系数MN/m4
人工填土
10
粉质粘土
53
20
强风化泥岩
0.3
140
强风化砂岩
0.5
140
中风化泥岩
5.59
3.45
1.21
80
中风化砂岩
20.51
14.60
5.11
180
大致计算过程如下：
一、单桩竖向承载力特征值
根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）7.3.3条规定，单桩承载力取由周桩土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力（7.1.5-3公式）和由桩身材料强度确定的单桩承载力（7.3.3公式）中的较小值。
1.由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力
Ra＝up∑qsilpi+αpqpAp
式中：
Ra——单桩竖向承载力特征值（kN）；
up——桩的周长（m）；
Ap——桩的截面积（m）；
qsi——桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）；
lpi——桩长范围内第i层土的厚度（m）；
ap——桩端端阻力发挥系数；
qp——桩端端阻力特征值（kPa）。
2.桩数的确定：
n=μ（F+G）/R
F—作用于桩基承台顶面的竖向荷载
G—桩基承台和承台上土自重
μ—考虑偏心荷载时各桩受力不均而增加桩数的经验系数，可取μ=1.0~1.2
3.桩承台设计
（1）受弯计算验算
（2）柱对承台冲切承载力
（3）角桩对承台的冲切
（4）受剪切计算
（5）局部承压计算
方案二强夯处理地基+独立基础和条形基础
该食堂有两部分组成，三层砖混采用墙下条形基础，两层框架采用柱下独立基础。
一、地基处理
由<<勘测报告>>知，场区岩土层分布极不均匀，杂填土厚度从12m到15m不等，强度低且不均一。
地基处理可采用强夯法。
强夯法
（1）该方法的作用有：
处理非均匀性土层地基，通过强夯使密度均化，如杂填土地基；加固建筑物松散软弱地基，在场地上强夯后建造建筑物可以提高地基承载力，减少沉降和不均匀沉降；强夯处理可用于液化地基等。
（2）强夯法的缺点：
施工时振动大，噪声大，影响邻近建筑物安全，不宜在建筑群中的场地上使用。
（3）为了使强夯加固达到预期效果，首先要根据建筑物对地基的要求，确定所需的夯击能量，然后根据被加固地基的土类，按其强夯机理选择锤重，落高，夯击点的间距、排列，夯击遍数，每遍夯击点的击数和每遍间歇的时间等，最后检验夯击效果。
二、独立基础设计：
1.基础埋深取1.5m，验算地基承载力
2.根据单桩承载力确定基础尺寸，即由
，
，
从而确定基础底面积。
3.根据受冲切承载力确定基础高度，
，
，
4.进行底板配筋
3、墙下条形基础设计
墙下钢筋混凝土条形基础截面设计及配筋设计，在这些计算中可不考虑基础及以上土重，沿墙长取1米作为计算单元。
1.基础高度确定
，
2.基础底板配筋（略）
方案三水泥灌浆处理地基+独立基础和条形基础
一、地基处理
采用水泥灌浆技术处理杂填土地基，在理论、实践上可行，费用较低，完全可以达到地基的承载力的要求和确保不出现不均匀沉陷。
（1）水泥灌浆法的加固原理
该方法是采用机械造孔，利用灌浆泵或泥浆泵将按比例配制的水泥浆液，通过一定压力，灌注到预加固地层，冲填土体空间、空隙，经过脱水凝固作用，将松散的土体凝固成为一个整体，从而达到加固地基、增加地基强度、减少地基不均匀沉馅和透水性以及增大抗滑稳定性。
（2）钻孔次序。
（3）该工程的钻孔灌浆工作按照先外排后内排，同排间隔钻灌的原则进行。
即按照灌浆孔、加强孔、检查孔序次的顺序钻灌，孔深以钻入杂填土为准。
按钻孔——下止浆塞——灌浆（自下而上）的工序进行。
在遇到塌孔不能成深孔时，则采用先上段后下段的灌浆工艺，灌浆与下段成孔间隔时间不小于24小时。
此外，为保证处理效果还需注意钻孔布置、浆液浓度及灌浆压力等。
2、柱下独立基础和墙下条形基础计算方法同方案一
方案四换土法处理地基+独立基础和条形基础
一、地基处理
换土垫层法是挖去地基表层软土，换填强度较大的砂、碎石、灰土和素土等构成垫层，由于本工程上部结构荷载并不大，所以对地基承载力的要求并不算太高，而基础下持力层软弱，从地质勘查报告可以发现素填土的土层厚度变化比较大，所以就可以将素填土较厚的区域挖掉换填粘土，然后人工夯实，在改善的地基土上面做独立和条形基础。
该工程可采用二八灰土分层夯实。
（1）换土垫层的作用：
通过换填后的垫层，有效提高基底持力层抗剪强度，降低其压缩性，防止局部剪切破坏；通过垫层扩散基底压力降低下卧层的附加应力；垫层可作为基底下水平排水层，增设排水面，加速浅层地基的固结，提高下卧软土层强度等。
（2）设计要求：
垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层的压实遍数宜通过实验确定。
1）砂石分层回填厚度不得大于30cm，用平板振动器分振实，振实后干密度要大于2.0g/cm3。
2）回填土要求所用的土料宣用低塑性粘性土及粉土，不得含有机杂质，在使用前应予过筛，其颗粒不得大于20mm。
3）灰土宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm，灰土要拌合均匀分层回填，机械回填每层虚铺厚度不得大于30cm，人工回填每层虚铺厚度不得大于20cm。
4）回填过程中要结合碾压设备严格按有关规范标准执行，并请有关单位进行分层检测，合格后方可进入下一工序。
5）要求2:
8灰土回填土压实系数不小于0.95。
6）回填完后应进行回填土的承载力检测，检测合格后方可进行垫层施工。
二、独立基础和墙下条形基础设计同方案二。
4.最优方案的选取
几种方案的对比：
方案二采用强夯法处理地基，再设计独立和条形基础。
强夯法加固效果显著、施工期短、施工费用低等优点，但由于单位面积夯击量小，深层难于达到压密的效果，加固深度受到限制。
对于有深层软弱下卧层的地基，只有增大吊车起重能力和增大吊锤重量，才可奏效。
并且施工时振动大，噪声大，影响邻近建筑物安全，不宜在建筑群中的场地上使用。
方案三与方案二的区别是地基处理方法，采用水泥灌浆技术处理杂填土地基，可达到设计要求，该方法在理论、实践上均可行，可以达到地基的承载力的要求和确保不出现不均匀沉馅。
但浆液的稳定性差，易析水回浓，不能有效灌入细微裂隙，且硬化时伴有析水，使硬化结石与被灌基体的粘结强度降低，使地基承载力有所降低。
方案四采用换填垫层法进行处理，对于较深厚的土层，当仅用垫层局部置换上部软弱土时，虽然能解决软弱地基的承载力问题，但不能解决深层土质软弱的问题，下卧软弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大，从而对上部结构造成危害。
此外，该方法施工土方量大，弃土多，将会导致处理工程费用增高、工期拖长、对环境的影响增大，故不经济也不合理。
与上述方案比较，方案一采用桩基础，可以在使建筑物的沉降差满足设计要求的同时，取代或减少地基处理和开挖基坑的土方工程，可以节约人力和缩短工期，山区普遍采用此法。
故选择桩基为最优方案，然而，要使桩基础达到经济上合理，技术上安全可靠，必须做到精心设计和精心施工，否则虽采用了桩基础也会发生问题。
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