岩石地基高水头条件下的基础方案选择分析

2015-07-22 256 0

   工程设计中选择好的施工方案有利于整个工程质量的提升,对工程效率也有较大的保障,一定程度上可以减少工程的施工造价。
 
  一、岩石地基基础方案的选择
 
  我国一些地区岩石地基条件下建筑的基础形式一般是采用独立柱基础和抗水板、梁式筏板基础作为裙房部分的基础,采用墙下条形基础加抗水板、下返和上返梁式筏板基础以及平板式梁式筏板基础等作为主楼下的基础。通过工程实践证明,在岩石地基下将独立柱基础和抗水板的形式用于裙房部分基础完全能够满足建筑承载力的要求,而且比较经济和实用。对于主楼的基础形式在建筑施工中还存在一定的分歧,所以需要在施工中加以实验和证明。需要对不同筏板基础形式的技术和综合造价进行分析。
 
  在施工中,对于平板式笩板的混凝土使用量相对较大,但是一定程度上可以节省钢筋用量,使其基础综合型造价较低。其次,造价相对较低的是上返梁式筏板基础。相对于下返梁式筏板基础而言,上返梁井子格内部的机械回填效率相对较低,使得其质量难以得到保证。其施工优点就是在施工过程中不占用工期,施工速度相对较快。缺点是混凝土模板的浇筑难度较大,导致施工的土石方量相对较大。此外,除了综合技术存在差异外,不同形式的笩板基础底板在施工工艺和施工工序上也存在较大的差异。下返梁式筏板基础在施工过程中需要将梁槽的深度和独立柱基槽深度进行挖掘使其达到设计深度的要求,在挖掘的过程中遇到岩石基础会使其开挖难度加大。在下返梁施工中,施工工序较多,需要在施工中增加砖模和抹灰以及其他的防水工序,在外侧做一些防水保护层,因为防水阴阳角多导致施工质量难以保证。对于岩石地基下的下返梁在施工的过程中需要开槽工序,在施工中所占用的时间较长。一般在是施工中地板的施工速度是上返梁式底板的60%。此外,在上返粱施工中对地下室结构的约束性较大,会导致建筑的底板和墙体产生收缩开裂,所以在施工中应该对后浇带合理进行设计。
 
  二、高水头下岩石地基的基础方案设计
 
  (一)工程概况介绍
 
  某工程的主体建筑面积为80000平方米,该工程分为地上部分和地下部分两个部分,地上部分的面积为47000平方米,主要是高层住宅和商业裙房,总共三十层,其中住宅26层,商业裙房4层。地下部分的面积为33000平方米。主要是地下车库和设备用房。该工程的主体结构为框架剪力墙结构,设计年限为40年,其抗震强度和耐火强度都较高。工程场地的岩层类型为花岗岩,在施工中发现开挖后大部分为微风化花岗岩,一小部分为中风化花岗岩。其中中风化花岗岩属于较为坚硬的岩石,岩体相对完整,岩体的基本质量也较高,微风化花岗岩的岩体质量等级比中风化花岗岩的岩体质量等级低,其承载特征值和弹性模量相对较高。
 
  (二)地基施工中基础方案设计分析
 
  在施工中,对抗浮验算主要按照建筑地基基础设计规范原则进行。地下水的抗浮水位标高取值为12.0000m,抗水板底标高一般为-11.300m,设计水头应该为25m。整个建筑主楼部分的荷载较大,在施工中使用阶段性的主楼底板可以避免抗浮问题的产生。对建筑的整体抗浮进行计算,当整体抗浮不满足要求时,必须对抗浮进行重新设计或是降低水头。
 
  (三)对带有砂滤层的基础方案进行设计
 
  工程建筑的基础设计等级为甲级,一些设计层使用的岩石主要是微风花岗岩,在工程的反滤层顶部可以铺设地下水过滤土工布,在土工布的上方可以设置一些聚乙烯保护膜,防止混凝土的浇筑过程中水分的流入,反滤层的范围应该扩展到整个建筑的支持边缘,对反滤层进行夯填,要对其地基承载力的特征值进行控制。在设计的过程中还应该采取工程排水措施,对于抗浮设计的水位应该按照绝对标高进行设计。在地下建筑施工时,对于车库部位的基础底板应该采用条形基础加抗水板的形式进行设计。岩石反滤层的厚度应该按照整体抗浮进行计算。若地下水不能及时排、导,水头达到15m时,整个工程的整体抗浮不能满足施工要求,绝对高程过高就会给施工造成一定的阻碍。
 
  (四)抗浮方案中的锚杆设计和抗水板设计
 
  在整个工程施工中,对于车库部位的基础底板一般采用的是独立柱基础加抗水板进行设计,对于主楼部位的基础底板采用平板式笩板基础。设计过程中,首先应该对工程锚杆进行设计,抗浮锚杆的优点是施工方便、经济可靠、锚杆抗拔承载力高,在抗浮设计中使用相对广泛。锚杆的布置通常是均匀布置在地基内,与基础底板之间的拉结可靠,主要目的是为了使底板受力均匀。在设计中,还应该综合考虑锚杆的抗拔承载力,锚杆的间距和长度进行计算时,应该根据抗浮水头和地质条件进行考虑,整个工程的锚杆间距为2m,使用直径为200mm的锚杆。在锚杆内部应该填充等级相对较大的水泥砂浆。其次应该对抗水板进行设计,抗水板的厚度应该保持在520mm,抗水板的配筋应该为双层双向,还要在锚杆附近的地板上设置双向附加筋。
 
  (五)分析基础抗浮方案的经济性
 
  满足施工抗浮要求的施工方案只有砂滤层的基础方案和带有抗浮锚栓的基础方案。在施工中,由于砂滤层的基础方案对回填土的要求相对较高,所以应该对回填土进行计算取费,得到工程施工的总体造价为5850000元,其中回填费用为850000,工程的后期维修费用为90000元,设备的购置费为50000元,还有其他费用的使用。抗浮锚杆的基础方案对于回填土的使用可以就地取材,一定程度上减少了回填土的使用费用,直接工程费用相对较低。对比分析可知,带有抗浮锚杆的基础方案在施工中使用的费用低于砂滤层的基础方案,主要原因是带有砂滤层的基础方案使用的后期维修费用相对较多。就两种施工方案总工期进行对比,带有砂滤层的基础方案施工总工期小于带有抗浮锚栓的基础方案施工总工期,前者的工期一般是十五天,后者工期大概需要一个月的时间。从时间上看带有砂滤层基础方案的施工时间相对较短,但是在施工中还要对其主楼下的基础工程进行关键施工考虑,所以真正影响项目施工的工期主要取决于主楼施工,带有抗浮锚杆基础工程对于主楼的基础不设置抗浮锚杆,也不设置砂滤层,所以相对而言其施工时间在两种方案中是最短的。
 
  结束语
 
  在高水头条件下选择岩石地基的基础方案应该首先选择的是平板式笩板基础。而对于基础抗浮方案的选择应该采用结构加覆土的形式,对于结构结合抗浮锚杆的基础方案设计应该优先考虑,一定程度上可以降低工程费用,节省人力资源和自然资源。与土质地层工程相比,岩石地层的工程施工相对较少,工程经验较少,所以对工程的设计应该保留足够的安全度。对于岩石地基承载力的确定应该确保其精确度和可靠性,只有使设计保持简单化和经济程度高的特点,才能确保整个工程施工的造价合理性。
 
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