地基基礎(chǔ)持力層選擇與變形設(shè)計(jì)

1、地基基礎(chǔ)變形設(shè)計(jì)與持力層的選擇報(bào)告內(nèi)容 引言 天然地基淺基礎(chǔ)持力層的選擇 復(fù)合地基淺基礎(chǔ)持力層的選擇 樁基礎(chǔ)樁端持力層的選擇 結(jié)語(yǔ) 引言地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定；設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)。地基持力層的選擇，不僅要考慮滿足承載力的要求，更要滿足地基變形的要求。不論是天然地基、復(fù)合地基還是樁基礎(chǔ)，持力層選擇不當(dāng)，即便是承載力能夠滿足要求，依然會(huì)引起建筑物產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降變形。持力層的選擇是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中最重要的概念設(shè)計(jì)。1、天然地基持力層的選擇小區(qū)包括6棟地上6層、地下1層的框架結(jié)構(gòu)住宅樓和兩個(gè)地下一層整體車庫(kù)。住宅樓基

2、礎(chǔ)形式均為筏板基礎(chǔ)，厚度為550mm；地下車庫(kù)基礎(chǔ)形式采用獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板的形式，防水底板厚度為300mm。地下車庫(kù)與住宅樓的基礎(chǔ)埋深約0.8m，持力層位于第1層粉質(zhì)粘土層，小區(qū)南北兩側(cè)回填土高度約4.5m。工程已基本竣工時(shí)發(fā)現(xiàn)6棟住宅樓均發(fā)生了不同程度的不均勻沉降，其中位于小區(qū)北側(cè)的1#和2#樓發(fā)生了向北側(cè)的較大傾斜，位于小區(qū)南側(cè)的5#和6#樓發(fā)生了向南側(cè)的較大傾斜，四棟樓的傾斜均已達(dá)到或超過(guò)國(guó)家規(guī)范允許的0.4%的標(biāo)準(zhǔn)。1.1 煙臺(tái)某安置小區(qū)工程概況1、天然地基持力層的選擇 場(chǎng)地地層自上而下分別為粉質(zhì)粘土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫砂混角礫層及全風(fēng)化云母片巖。1、粉質(zhì)粘土：厚度2.04.60

3、m，平均厚度2.96m。該層土壓縮模量為3.47MPa，屬于中等高壓縮性土。2、粉土：土質(zhì)均勻性一般，局部夾粉砂薄層。該層厚度1.404.50m，平均厚度3.46m。該層土壓縮模量為6.66MPa，屬于中等壓縮性土。3、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：厚度5.007.10m，平均厚度6.13m，該層土壓縮模量為2.57MPa，屬于高壓縮性土。4、礫砂混角礫：圓礫含量介于1525%之間，石英質(zhì)或花崗巖質(zhì)，卵圓形，局部圓礫含量較高。厚度4.75.7m，平均厚度5.18m。該層標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為12.8，壓縮模量25MPa，壓縮性較低。5、全風(fēng)化云母片巖：灰色，全風(fēng)化狀態(tài)，巖芯呈土狀、碎塊狀，巖芯采取率約7590

4、%，RQD值為0.主要礦物成分為云母，極軟巖，極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V類。 地質(zhì)條件1、天然地基持力層的選擇工程地質(zhì)因素：根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，該工程場(chǎng)區(qū)地層表層和中部分布有壓縮性較高的粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，在較高的荷載作用下，這兩種土都會(huì)產(chǎn)生較大的沉降變形。 建筑結(jié)構(gòu)因素：該工程住宅樓與地下車庫(kù)在結(jié)構(gòu)上是連接為一體，由于住宅樓的沉降變形量遠(yuǎn)大于地下車庫(kù)的變形量，造成建筑物傾斜。 也有南北兩側(cè)填土的原因，但根本原因在于地基變形過(guò)大。宜采用復(fù)合地基的處理方式。處理：豎向鉆孔，采用應(yīng)力釋放的方法進(jìn)行糾傾。原因及處理滿足安全的前提下力求經(jīng)濟(jì)！1、天然地基持力層的選擇青島某海邊別墅區(qū)，別墅均為

5、地上兩層，地下一層，各單元基礎(chǔ)均采用梁板式筏形基礎(chǔ)且互不相連，筏板厚度為300mm，外側(cè)基礎(chǔ)邊梁尺寸為2001300，內(nèi)部基礎(chǔ)梁尺寸為300500。主體結(jié)構(gòu)施工、室內(nèi)外地下管線和基礎(chǔ)回填基本完成時(shí)發(fā)現(xiàn)， H戶型和L戶型的別墅沿建筑南北方向產(chǎn)生了較大的不均勻沉降，建筑物發(fā)生了傾斜。 1.2 青島海濱某別墅區(qū)工程概況1、天然地基持力層的選擇 根據(jù)工程勘察報(bào)告，該工程場(chǎng)區(qū)原地貌為濱海淺灘蝦池，后經(jīng)人工回填改造形成現(xiàn)有地貌。 表層土體為雜填土和素填土，平均厚度約1.82.5m左右，回填時(shí)間較短；下部為平均厚度約3.0m的淤泥質(zhì)土、平均厚度為2.75m的粉質(zhì)粘土及較厚的粗砂礫土。 為提高地基承載力，對(duì)表

6、層地基土體采用了強(qiáng)夯加固處理，地基承載力特征值為100kPa。 地質(zhì)條件1、天然地基持力層的選擇 強(qiáng)夯處理對(duì)于較深土層淤泥質(zhì)土不會(huì)產(chǎn)生較好的加固效果，在建筑物荷載作用下仍然會(huì)產(chǎn)生較大的沉降變形。由于建筑物整體荷載向北側(cè)偏心且淤泥質(zhì)土層厚度的不均勻性，建筑物就會(huì)沿南北方向產(chǎn)生較大的不均勻變形，引起建筑物的南北向傾斜。 宜采用強(qiáng)夯置換或復(fù)合地基的處理方式，消除淤泥土層壓縮變形較大的影響。 采用一側(cè)微型樁托換、另一側(cè)水平掏土的方式進(jìn)行糾傾。原因及處理1、天然地基持力層的選擇該建筑物為地上33層、地下一層的高層住宅樓，東西長(zhǎng)33.20m，南北寬17.30m，建筑物頂層檐口高度為99.90m。位于小區(qū)西

7、南角，東側(cè)北側(cè)與地下車庫(kù)相連。本工程結(jié)構(gòu)型式為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，持力層為第-1層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖上亞帶，地基承載力特征值fak=500kPa?；A(chǔ)超挖部分填筑C20毛石混凝土。地基高差變化較大處，地基可按1:2作錯(cuò)臺(tái)。主體結(jié)構(gòu)施工后，施工單位在進(jìn)行電梯安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物出現(xiàn)傾斜。 1.3 青島某高層住宅樓工程概況1、天然地基持力層的選擇層殘積土：該層局部揭露，層厚1.80m2.30m，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)25擊，地基承載力特征值fak=240kPa，變形模量E0=12.0MPa。層全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖：該層僅局部揭露，層厚3.10m，地基承載力特征值fak=300kPa，變形模量E0=26MPa。

8、-層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖上亞帶：巖石的堅(jiān)硬程度等級(jí)為較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。層厚0.804.0m，該層在建筑物南側(cè)的層厚明顯大于北側(cè)，在建筑物西側(cè)的層頂標(biāo)高明顯低于東側(cè)，在南側(cè)的層頂標(biāo)高也明顯低于北側(cè)；地基承載力特征值fak=500kPa，變形模量E0=40MPa。-層強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖下亞帶：巖石的堅(jiān)硬程度等級(jí)為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。層厚1.5014.40m，該層建筑物東側(cè)的層厚明顯大于西側(cè)；地基承載力特征值fak=1200kPa，變形模量E0=50MPa。層中風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖：巖石堅(jiān)硬程度等級(jí)為較硬巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為級(jí)，地基承載力特征值fak=2500kP

9、a。地質(zhì)條件1、天然地基持力層的選擇1、天然地基持力層的選擇承載力與變形驗(yàn)算均滿足要求。 現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充勘察表明，該工程南側(cè)及西側(cè)基礎(chǔ)底面或超挖后的基礎(chǔ)底面均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的持力層。其中南側(cè)基底實(shí)際持力層為第層全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，西側(cè)超挖后的基底實(shí)際持力層為第層殘積土。地基持力層的不均勻是發(fā)生不均勻沉降的主要因素。結(jié)構(gòu)上與地下車庫(kù)相連加劇了傾斜的發(fā)生。處理：傾斜一側(cè)進(jìn)行基礎(chǔ)托換。類似情況在棗莊也有發(fā)生。原因及處理驗(yàn)槽的重要性！1、天然地基持力層的選擇某小區(qū)共7棟高層住宅樓，地上2834層，地下2層，基礎(chǔ)采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)，基底壓力530-620kPa 。 根據(jù)勘察報(bào)告，主要地層為填土、黃土、粉質(zhì)

10、粘土、卵石、閃長(zhǎng)巖殘積土、全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖，中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖。2層地下室，埋深7.2m，填土和黃土層全部挖除、粉質(zhì)粘土層大部分挖除，基礎(chǔ)底面基本位于卵石層。1.4 濟(jì)南某高層住宅小區(qū)工程概況1、天然地基持力層的選擇地質(zhì)條件層號(hào)土層名稱fak（kPa）Es1-2（MPa）Es3-6（MPa）厚度（m）卵石4004011.7-41.3-1粉質(zhì)粘土2208.111.3-2粘土25014.017.0閃長(zhǎng)巖殘積土2204.38.68.4-10.0-1強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖45040全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖300302.3-6.8強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖500502.3-10.6中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖1500可否采用卵石層作持力層？1、天然地

11、基持力層的選擇承載力經(jīng)修正后滿足要求，但第5層壓縮模量較小，變形較大。建議采用灌注樁基礎(chǔ)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定第5層閃長(zhǎng)巖的殘積土壓縮模量偏低，做現(xiàn)場(chǎng)的深層載荷試驗(yàn)和旁壓試驗(yàn)，結(jié)果表明殘積土層的地基承載力432-529kPa，壓縮模量20-28MPa，遠(yuǎn)高于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果。 最終采用天然地基上的淺基礎(chǔ)，以卵石層作為持力層。2013.9-2014.8，最大沉降11.4-22.5mm，目前變形穩(wěn)定。該工程極大地節(jié)約了成本，節(jié)省了工期。相鄰所有新建小區(qū)均改變了地下室層數(shù)，改為天然地基上的筏板基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方案工程經(jīng)驗(yàn)的重要性！1、天然地基持力層的選擇層號(hào)名稱承載力特征值(KPa)壓縮模量Es1-2黃土狀粉質(zhì)粘土

12、1505.9-1碎石28016.0黏土1806.6卵石32025.0-1膠結(jié)礫巖40045.0-2粉質(zhì)粘土2007.0殘積土26020.0全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖30025.0-1強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖42050.0強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖50050.0中風(fēng)化閃長(zhǎng)巖1500相鄰小區(qū)的土層參數(shù)2、復(fù)合地基持力層的選擇2.1 魯西地區(qū)某病房樓 病房樓為地下1層、地上16層，建筑高度66.45m。采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，CFG樁復(fù)合地基。筏板基礎(chǔ)厚1.1m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，樁頂和基礎(chǔ)之間設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度250mm。 設(shè)計(jì)CFG樁樁徑0.5m，樁長(zhǎng)10.5m，以第層粘土作為樁端持力層，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入該層大于1m，

13、樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20。CFG樁正方形布置，樁間距1.6m1.6m。設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為600kN，處理后復(fù)合地基承載力特征值為fspk=336kPa。工程概況2、復(fù)合地基持力層的選擇2、復(fù)合地基持力層的選擇地質(zhì)條件層 號(hào)巖 性fak（kpa）ES1-2（MPa）1粉土1306.201-1粉砂15016.002粘土1204.703粉土1406.604粉質(zhì)粘土1003.605粉土1608.006粉細(xì)砂18020.007粘土1504.808粉土1809.509粉質(zhì)粘土1604.7010粉土1809.1010-1粉質(zhì)粘土1605.6011細(xì)砂21024.0012粉質(zhì)粘土1906.3013粉土20

14、09.9014粉質(zhì)粘土1906.802、復(fù)合地基持力層的選擇2、復(fù)合地基持力層的選擇工程問(wèn)題 2014年6月 施工到8層時(shí)，最大沉降量為26mm； 2014年9月16層主體結(jié)構(gòu)完成，最大沉降量達(dá)到99.98mm； 2015年5月主體裝修階段，最大沉降量達(dá)到168.27mm； 2015年9月設(shè)備安裝階段，最大沉降量超過(guò)200mm，且沉降沒(méi)有收斂的趨勢(shì)。 建筑物整體傾斜基本滿足規(guī)范要求，沉降變形相對(duì)均勻。2、復(fù)合地基持力層的選擇原因及處理1、承載力復(fù)核： 單樁承載力、復(fù)合地基承載力均滿足要求。2、地基變形驗(yàn)算： 計(jì)算最大沉降量為155.2mm，滿足規(guī)范要求。3、持力層的選擇： 樁端持力層及下臥層壓

15、縮模量較小，沉降較大；同時(shí)，褥墊層及CFG樁施工質(zhì)量也有問(wèn)題。褥墊層較薄或者壓實(shí)不良，增大了樁土應(yīng)力比，會(huì)引起樁端承載力破壞；檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)樁長(zhǎng)存在問(wèn)題。4、處理方案： 在室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)樁，錨桿靜壓樁樁端進(jìn)入第11層細(xì)砂層。效果并不理想！2、復(fù)合地基持力層的選擇2.2 某住宅小區(qū)小區(qū)共14棟住宅樓，另有一棟辦公樓，均為4-6層的磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用毛石砼條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約為1.5m。地基深度40m范圍內(nèi)主要為沖湖相泥炭質(zhì)粘土和淤泥。建議采用復(fù)合地基進(jìn)行地基處理。工程概況2、復(fù)合地基持力層的選擇地質(zhì)條件層號(hào)土名含水量孔隙比壓縮模量承載力層底平均深度1填土2粉質(zhì)粘土30.00.825.71502-1粉土1

16、5.60.507.81602-2粉土23.10.616.71202.53粘土69.31.782.6803.64泥炭質(zhì)粘土214.04.81.1307.55淤泥42.62.01.63516.05-1泥炭質(zhì)粘土216.05.81.3306粘土73.82.01.860硬殼層2、復(fù)合地基持力層的選擇設(shè)計(jì)方案 采用毛石砼條形基礎(chǔ)，埋深1.5m，基礎(chǔ)頂部設(shè)圈梁，用粉噴樁地基處理。要求處理后的地基承載力為150kPa，載荷試驗(yàn)要求承載力150kPa，沉降量小于20mm。粉噴樁長(zhǎng)9m，樁徑500mm，置換率為25.6%。 進(jìn)行復(fù)合地基靜載試驗(yàn)（共12點(diǎn)）：承壓板尺寸0.88m*0.88m，面積0.7744m2

17、，最大加載340kPa，全部滿足設(shè)計(jì)要求。 2、復(fù)合地基持力層的選擇工程問(wèn)題 經(jīng)過(guò)三個(gè)月的施工，發(fā)現(xiàn)14座樓大多數(shù)均出現(xiàn)不同程度的沉降和傾斜過(guò)大的情況，最大沉降量為995.3mm，最大傾斜為14.8，嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家規(guī)范的要求。 樓號(hào)最大沉降mm最大傾斜率1483.38.02566.71.63485.01.24533.05931.36995.38.97792.08.18798.19.79723.46.410503.36.811490.614.812843.013.913800.29.814695.39.62、復(fù)合地基持力層的選擇事故原因1、未遵循按變形控制原則，未進(jìn)行變形驗(yàn)算。 2、選用條形基礎(chǔ)，

18、基底壓力過(guò)大，軟弱下臥層承載力不滿足要求。 3、對(duì)規(guī)范及地基承載力概念理解不夠。規(guī)范規(guī)定：復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)用于測(cè)定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)復(fù)合土層的承載力和變形參數(shù)。 5、處理方案：糾傾和加固托換。為何通過(guò)了載荷試驗(yàn)？4、影響深度：Zn=B(2.5-0.4lnB)，附加應(yīng)力的影響深度與基礎(chǔ)寬度有關(guān)，載荷板的寬度較小，影響深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)實(shí)際影響深度，本案表層為硬殼層，承載力相對(duì)較高，表現(xiàn)為載荷試驗(yàn)結(jié)果較高。 3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇3.1 濟(jì)南小清河某高層住宅樓工程概況 該工程由1棟30層（5#樓）和2棟32層（1#樓和3#樓）的住宅樓、地下車庫(kù)及附屬2層商業(yè)樓組成。其中三座高層住宅樓采用框

19、架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)。 樁基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁徑500mm，樁間距1.82.0m，樁尖為開(kāi)口型鋼樁尖，樁端以第12層角礫層為持力層，樁端全截面進(jìn)入第12層角礫層的深度不小于0.5m，樁長(zhǎng)2530m。管樁的單樁豎向承載力特征值為2350kN。在自然地坪處進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，試樁樁長(zhǎng)加長(zhǎng)5.0m，靜載荷試驗(yàn)最大壓力不小于5200kN。 3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇地質(zhì)條件層號(hào)巖土名稱承載力特征值fak(kPa)壓縮模量建議值Es(MPa)備注粉質(zhì)黏土1809.13粉質(zhì)黏土1808.89角礫35025.0經(jīng)驗(yàn)值-1碎石40030.0經(jīng)驗(yàn)值全風(fēng)化輝長(zhǎng)巖26015.0經(jīng)驗(yàn)值強(qiáng)風(fēng)化輝長(zhǎng)巖50045

20、.0經(jīng)驗(yàn)值中風(fēng)化輝長(zhǎng)巖1600可視為不可壓縮層經(jīng)驗(yàn)值-1中風(fēng)化輝長(zhǎng)巖（破碎）800可視為不可壓縮層經(jīng)驗(yàn)值角礫：青灰色，中密，母巖成份為灰?guī)r，粒徑0.31cm，亞圓形次棱角形，黏性土充填，含量約65%。-1碎石：青灰色，中密，母巖成份為灰?guī)r，粒徑26cm，亞圓形次棱角形，黏性土及角礫充填，含量約65%。 3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇正式大范圍施工前：試樁12棵，基本滿足要求。其中9棵正式的試樁中有7棵終壓值未達(dá)到5200kN，部分樁在復(fù)壓后滿足設(shè)計(jì)要求。正式大范圍施工后：檢測(cè)10棵樁，每座樓各5棵，有5棵不滿足設(shè)計(jì)要求，其中1#樓2棵，3#樓3棵。單樁承載力極限值在2800400

21、0kN之間。樁基檢測(cè)情況3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇 靜載不合格的工程樁復(fù)孔情況樓號(hào)樁號(hào)復(fù)孔情況復(fù)孔結(jié)論1#117#樁端距角礫層底1.4-1.5m角礫層厚度比原地勘報(bào)告薄3.0-4.0m1#202#樁端距角礫層底3.9m，樁端附近有0.5m疑似粘土夾層角礫層厚度比原地勘報(bào)告薄0.3-2.4m3#18#樁端距角礫層底0.8m角礫層厚度比原地勘報(bào)告薄2.2-2.4m3#114#樁端距角礫層底0.1m角礫層厚度比原地勘報(bào)告薄1.5-1.7m3#189#樁端進(jìn)入全風(fēng)化層0.2m與原地勘報(bào)告不符3#306#樁端距角礫層底2.2m與原地勘報(bào)告相符，靜載合格規(guī)范要求？3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇樁端持力層承載力不足（樁

22、端持力層厚度不足；進(jìn)入全風(fēng)化層；樁端角礫層粉質(zhì)粘土含量較高）擠土效應(yīng)引起的樁體上浮等其他因素：如地質(zhì)條件復(fù)雜、基坑降水、壓樁機(jī)引起地表土體下沉等。原因分析3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇樁底注漿（或復(fù)壓+樁底注漿）方案 優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì) 缺點(diǎn)：施工存在困難，承載力存在變數(shù)，影響工期局部補(bǔ)樁方案 優(yōu)點(diǎn)：受力明確，承載力可控 缺點(diǎn)：群樁效應(yīng)對(duì)樁基承載力和沉降變形有影響，造價(jià)高 預(yù)應(yīng)力管樁： 問(wèn)題：擠土效應(yīng)明顯，承載力有不確定性 鉆孔灌注樁： 問(wèn)題：群樁效應(yīng)及不同樁型的變形協(xié)調(diào)補(bǔ)長(zhǎng)樁及后注漿處理方法3 樁基礎(chǔ)持力層的選擇3.2 某大型高層綜合體工程概況該工程為一棟多功能綜合樓，地上部分分為4部分：28層筒體塔樓，26層塔樓，18層樓，純地下部分。采用樁筏基礎(chǔ)。筏板長(zhǎng)78.6m，寬35.9m，梁板式，板厚0.61.0m，梁高2.182.30m，埋深11.0m，采用沉管灌注樁，樁徑500，樁長(zhǎng)21.5m，共752根，滿堂布置，兩種樁距1.8*1.8和1.