摘要：本文结合沈阳浦江国际花园工程实例，简要分析了采用天然地基时，主楼与周边带大底盘地下车库时的基础设计的特点，阐述了此类工程基础设计中会遇到需要特别注意的问题，例如：基础形式如何选取，地基承载力如何修正，以及基础持力层局部遇杂填土时如何处理，本文相应给出了一些解决方法。
关键词：天然地基；地基承载力修正；地基处理；大底盘结构
Design of Multi-tower structure with Natural foundation soils
Abstract：the paper introduces the engineering project of new residence community in the city of Shenyang.The feature of multi-tower structure with natural foundation soils is analyzed.Meanwhile，there are many difficulty problems will be found in this kind project design，such as how to choose the foundation form，how to update the subgrade bearing capacity，and which is the best measure when the mixed backfill soil was found in the bearing stratum of the foundation soils.the present paper provides the solutions.
Key words：Natural foundation soils；update of the subgrade bearing capacity；foundation treatment；Multi-tower structure
1 引言
大底盘地下车库与多塔主楼的建筑布局由于其底部空间大，业主使用便利等优点在新建项目中广为开发企业采用。在我国北方地区，由于土质较硬及建设成本考虑，天然地基一般是结构设计中首选的地基形式，对于周围带车库的高层主楼来说，地基承载力能否修正、如何修正是涉及到能否采用天然基础的关键问题。
地基承载力进行深度修正时，宜[1]将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，可通过原位测试结果、经验值等方法确定。这其中原理实际上涉及到地基破坏机理，深度修正的实质都是基础两侧超载对抗滑动土体向上运动的体现。本文结合相关规范资料及工程经验，对采用大底盘地下车库与多塔主楼的结构形式在采用天然基础时，其基础埋置深度的计算做了总结，同时对于基础持力层局部遇杂填土时如何处理，也给出了给出了一些解决方法，供大家参考。
2 工程概况
沈阳浦江国际花园项目位于沈阳市浑南区绮霞街，金阳街东侧，南堤西路南侧。拟建地下车库和住宅，共有12幢高层和5幢多层，所有主楼均位于车库内，地下室与车库相连通。拟建场地地基土主要由杂填土、粘性土和砂类土组成，地基持力层为砂类土，相对稳定。场地地基土属同一地貌单元，即浑河第四系冲积平原，所以建筑物的基础底面位于同一地质单元，土层信息详见表1；
表1土层地质信息
依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.2.2条～第3.2.4条之规定，拟建场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组；建筑场地的类别属II类，设计特征周期为0.35s。地下车库建筑形状呈倒三角状东西最长处约303m，南北最长处约285m，建筑面积约为60876m2，车库顶板覆土厚度约为2m，柱距为6m×8m，设计标高±0.000为43.900m，基础持力层采用③层中砂或④层砾砂为持力层，地下水位标高位于基础底部标高以下。根据PKPM计算模型中得出高层单位面积重量约为480kN，远大于基础勘察报告中给定的地基承载力特征值。
3 地基承载力
根据《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条，即
，式中地基承载力可进行宽度和深度修正，查表得宽度修正系数可取3.0，深度修正系数4.4。由于主楼周围是地下车库，深度修正中的基础埋置深度不能直接取实际埋深。对于基础埋置深度，《规范》[1]第5.2.4条中针对不同天然基础形式给出了不同的计算条件且相对保守。同时《规范》[1]此条的条文解释中有这样的的一段论述：“目前建筑工程中存在着大量主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上的范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值”。这里的解释涉及到关于深度修正的实质问题，即基础两侧超载对抗滑动土体向上隆起运动的趋势。这里提到的超载可以是埋深的填土自重，也可以是裙房产生的连续均布压力，因而《规范》[1]第5.2.4条对于带地下室采用独立基础或是条形基础时，基础埋置深度从室内地面标高算起偏保守。
图1 基础两侧埋深超载及破坏滑动示意图
土体的破坏模式假定源于太沙基[3]（K.Terzaghi）剪切破坏模式，见图1。随着上部荷载增加，基础压力逐渐增大，基础底面以下出现了连续剪切滑裂面，而主楼基础底部周围的车库或裙房基础范围内荷载可在一定程度上限制土体隆起，即地基承载力深度修正的来源。
由此基础设计有两种方案：第一方案拟采用主楼筏板，周边车库采用独立基础+防水板；第二种方案为主楼与车库采用不同厚度的整体筏板基础。两种方案的关键点在于车库或是裙房的荷载能否为主楼的地基承载力提供充分的超载。第一种方案由于防水板只承担水浮力，板厚可以做薄，造价较低。由于防水板不分担地基反力，因而车库或裙房的基底反力不能形成均布荷载，也就无法将基底平均压力全部作为超载对主楼的地基承载力进行修正。文献[5]中将车库或裙房的基底压力平均值折减后作为超载，即：
，式中
为折减系数，大小取决于柱跨、防水板厚及土的性状。这样计算得到的数值有很大的经验特性，其中文章中有过相关讨论，经过工程检验有一定的参考价值，但仅限于当地类似工程项目。同时根据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》[2]（2016版）中第6.3.5条规定，对于具有条形基础或独立基础的地下室，其基础埋置深度按照图2示意分别计算：
图 2 独立基础+防水板的基础埋置深度示意
外墙基础埋置深度取值
；室内墙、柱基础埋置深度取值：
（1）一般第四纪沉积土
（2）新近沉积土及人工填土
本工程参照上述北京规范计算得到的用于主楼深度修正的地基承载力较小，不满足计算所需。经多方沟通协商后本工程采用第二种方案即主楼与车库采用不同厚度的整体筏板基础。
4 车库基础筏板厚度取值
由于主楼和车库底部荷载相差较大，车库的基础筏板厚度在满足设计需要的同时应于主楼有所区别。从经济角度来看，不宜过厚，满足最小要求再适当调整即可。《规范》[1]第8.4.7条给出了高层建筑筏形基础的最小厚度500mm，车库或是多层裙房采用这条规定不太经济。参照《全国民用建筑工程设计技术措施—结构地基与基础》（2009版）第5.6.3条筏板基础最小厚度不宜小于300mm，本工程车库的筏板基础采用350mm，柱下局部加厚。这样主楼的地基承载力可用于深度修正的基础埋置深度[6]包含了车库顶板覆土、车库顶板和基础筏板自重的折算深度，及主楼基础底部标高至车库筏板基础底部的填土厚度三部分。经过深度修正计算后，主楼的地基持力层如果位于③层中砂范围内时，地基承载力可修正到500kPa。
由于主楼与车库的基础荷载相差较大且基础筏板厚度相差也较大，基础交界处易产生应力集中。为了削弱这种不利影响，在主楼筏板基础周边向外扩一跨的范围内车库筏板可适当加厚，本工程根据类似工程经验加厚至600mm。同时在主楼外围通高设置沉降后浇带，待主楼封顶后再浇筑混凝土封闭。
5 其他问题
由于主楼的地基承载力的深度修正考虑了车库顶板的覆土的有利作用，因此在主楼施工至一定高度后，主楼周围的超载范围的车库顶板应及时回填覆土或是采用其他措施保证主楼基础稳定。
基础开挖至设计标高时，施工现场反映在持力层内多处杂填土，如图3中深色部分。
图 3 基础底部持力层现场照
杂填土面积不大，深度1~2米不等，散落基坑各处，勘测报告中局部也有显示。针对此种情况，结合当地施工经验，采用“基础换填”进行处理：
1，依据勘察报告及现场实际情况，先进行打井降水，水位降至垫层面以下500mm。
2，清除全部杂填土，挖至老土层④层土；
3，地下车库范围（即主楼与车库的沉降施工缝，以靠车库一侧为界）采用现场挖出的④层砾砂进行换填，每300mm分层夯填砾砂，平板振动，适时洒水，压实系数不小于0.97。
4，主楼范围（即主楼与车库的沉降施工缝，以靠车库一侧为界包含沉降缝区域）采用C15砼来进行换填。
6 结语
本文简单介绍了沈阳浦江国际花园项目采用天然基础设计的过程。由于主楼为高层建筑且位于车库内，地下部分相通，因而在基础设计时需考虑其地基承载力修正的影响，通过查阅相关资料及借鉴其他项目工程经验，对于处理此类结构类型的工程项目时提供一种处理的方法思路。
参考文献：
[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2] DBJ 11-501-2009，北京地区建筑地基基础勘察设计规范（2016年版）[S].北京：北京市规划委员会，2017.
[3] 杜峰.地基承载力深度修正应注意的问题[J].山西建筑，2013，39（15）：38-39.
[4] 李静.对地基承载力埋深修正的再讨论[J].建筑结构，2008（1）
[5] 关伟兰，李纯仿，佟建新，闫明礼.CFG桩复合地基在国美家园工程中的应用[J].建筑结构，2007（11）42-44.
[6] 朱炳寅，娄宇，杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析.北京：中国建筑工业出版社，2007.
论文作者:杨帆
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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