关于存在多层软弱下卧层的验算及其工程应用

2015-10-29冯震国

建材与装饰 2015年10期

关键词：卧层筏板设计规范

冯震国

（江阴市建筑设计研究院有限公司　214400）

关于存在多层软弱下卧层的验算及其工程应用

冯震国

（江阴市建筑设计研究院有限公司214400）

笔者在实际工程中碰到存在多层软弱下卧层的问题，根据《建筑地基基础设计规范》及《工程地质手册》，分析了受力层范围内各种软弱下卧层对基础承载力的影响，并判断其中控制性的软弱下卧层。本文结合了笔者在景阳华府项目的结构设计经验，提供了根据多层软弱下卧层反算基础底允许附加应力并求修正后的地基承载力特征值的方法，对本行业工程设计人员具有一定的指导及参考意义。

多层软弱下卧层；允许附加应力；应力扩散角；纯地下室折算厚度

1　工程实例分析

拟建工程位于江阴市景阳西路南侧、云顾路东侧地段，属长江流域冲积平原地貌单元。主楼采用600厚筏板基础，纯地下室采用500厚筏板基础加柱墩，试验算天然地基基础承载力是否满足设计要求？

根据勘察报告及上部结构，确定计算图1。

图1

2　软弱下卧层验算的相关参数及理论依据

2.1关于基础埋置深度d的确定方法

根据《建筑地基基础设计规范》5.2.4条文说明，本工程为主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，应按纯地下室基底压力折算基础埋深。且根据《土力学》中关于太沙基的理论公式，基础承载力计算中的埋置深度与相关范围的压重有关。

2.2基础底至软弱下卧层顶面处的应力扩散角

基底下任意深度的附加应力一般可按Boussinesq提出的弹性半空间理论解答，实际由于地基的非均质性或各向异性，其基础竖向正应力σz的分布规律如下：当上层坚硬、下层软弱时将发生应力扩散现象，当上层软弱、下层坚硬时将发生应力集中现象。如何满足实际工程的计算要求，《建筑地基基础设计规范》按以往一系列的理论和实验研究，给出了表5.2.7的地基压力扩散角。由于本工程为筏板基础，基础面积较大，计算3号、5号土顶面附加应力时，取应力扩散角为0°。

3　由软弱下卧层3号土反算基础底允许附加应力

《地基规范》5.2.7条，求3号土顶面允许附加应力pz3：

（不计宽度修正）

由于取应力扩散角为0°，则3号土顶面允许附加应力等于筏板基础底面允许附加应力。

基础底允许附加应力pz=140.6kPa.

4　由软弱下卧层5号土反算基础底允许附加应力

《地基规范》5.2.7条，求5号土顶面允许附加应力pz5：

由于取应力扩散角为0°，则5号土顶面允许附加应力等于筏板基础底面允许附加应力。

基础底允许附加应力pz=80.6kPa。

5　计算基础底经软弱下卧层验算后，修正后的地基承载力特征值

计算均不考虑宽度修正：

（1）不考虑软弱下卧层时：

（2）考虑3号软弱下卧层时：

（3）考虑5号软弱下卧层时：

综上，筏板基础由5号土软弱下卧层控制，且5号土为软塑状态，Es0.1-0.2仅为3.45MPa，压缩性较大，经JCCAD计算，在基础标准组合下，pk=185kPa左右，如果设计时没有验算5号软弱下卧层，仅验算3号软弱下卧层时，则不需要打桩，实际当考虑5号软弱下卧层后，筏板基础采用天然基础则不满足设计要求，经过笔者仔细计算核对且与相关专家讨论后，本工程主楼需采取桩筏基础，纯地下室采用天然地基筏板基础，主楼采用先张法预应力管桩PHC-400（100）AB-C80，纯地下室设置抗拔桩，抗拔桩采用预制300×300钢筋混凝土静压方桩。由于4号粉土夹粉砂为中密至密实状态，静压法施工较难穿透，且周围有建筑物不能采用锤击法施工，施工采用引孔措施，桩基持力层为7号含砂粉质粘土。