云南某山地建筑基础设计

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【摘 要】山地建筑受地形、地貌影响,持力层埋藏深度起伏较大,工程地质条件相对复杂；本文以实际工程为例,介绍了山地建筑工程地质情况的特点,给出了基础选型时的常规设计流程及控制原则；当采取天然基础和桩基并用的混合基础形式时,本文就如何控制沉降差给出了建议.

【关 键 词】山地建筑,基础选型,桩基设计,持力层选择,分层退台

1.引言

我国西南部地区,如云贵川渝等地,为多山地带,较多建筑选址在山坡或是山顶.由于其地形、地貌、工程地质条件的复杂性,以及周边园林、景观等相关专业的要求,给山地建筑的基础设计带来了不同程度的困难,本文依据工程实例介绍山地建筑基础设计中的一些经验.

2.工程概况

古滇王宫项目位于云南省昆明市晋宁县,基地位于红山山顶.项目整体占地面积约为6万平方米,总建筑面积则约为2.05万平方米,属仿古建筑,南北方向长度约为300m,东西跨度为200m.按建筑布置为大殿,四周围环绕厢房、角楼及回廊,东南西北四个方向各设置一个山门,并沿整个建筑的外轮廓线设置仿古城墙.其中除大殿为2层的高层建筑外,其余均为1～2层的多层建筑.

3.地质条件

3.1现场地形

拟建场地处于红山山顶,属于低中山剥蚀地貌单元,山体整体呈浑圆状,中间高、四周低,地形起伏较大,最低点高程为1909.00m,最高点高程为1963.37m（场地红山山顶）,最大高差为54.37m.建筑±0.000相当于绝对标高1959.050m,建造时将该标高以上山体削平以获得施工平台,如图3.1所示.四周山体整体坡度在20度～25度之间,局部坡脚地段因人工取土开挖,形成高约5～12m的陡坎,现状稳定.建筑主体部分（大殿、角楼、山门及厢房地段）局部位于山坡上,现状高程为1941.05～1964.53m,其中以西南厢房南端的高程最低,为1941.05m,距离建筑要求的室外地坪标高的最大高差约18m.

图3.1建筑平面布置

3.2土层分布

4.基础设计

4.1基础选型

一般的山地建筑常见的基础形式多为天然基础或人工挖孔桩基础[1].本项目上部结构以多层为主,自重较轻；山体为风化岩石,坡度较缓（约1：2.5）,本着依山就势、因地制宜的设计原则,初选时按天然基础设计,局部落脚在坡地上的基础,落差每增加5m设置一层框架梁,在建筑的一层楼板以下,形成分层退台的形式,最深处设置三层框架梁,四周城墙按维护墙设计,不必设置挡土墙.如此,可以避免大规模的填方量以及回填土边界线位置的超高挡土墙建造,相对于增加的2～3层梁架来说,回填土+挡土墙的方案成本要增加很多.后期景观专业介入后,对城墙根部的标高统一为1951.0m.这样使得西南区厢房处于填方区,局部填方厚度最大可达12m,造成天然基础埋深过深,地基承载力不能满足要求.考虑到山坡场地倾斜,不具备大型机械操作平台,故选用填方区采用人工挖孔桩基础,桩基承载力计算时考虑回填土的负摩阻力影响[2].综上,最终确定为天然基础+人工挖孔桩的混合基础形式.在持力层选择问题上,为了保证相邻基础沉降差满足规范要求,天然基础持力层和桩端持力层选为同一层,即3-1层全风化玄武岩.

4.2基础设计

山地建筑的因其基底标高不同的天然条件,大致有吊层、吊脚、错层、错台几种形式.本建筑平面尺度较大（处于山坡区域的长度约有100m）,故选择分层退台的方式来处理基础落差.按照基底山体坡度,共分成三阶台地,基底分别是-2.0m、-5.0m、-9.0m.其中第三阶台地标高为-9.0m,接近景观专业要求的回填后的地坪标高,持力层位于该标高以下的基础,采用桩基,桩顶标高-9.1m.天然基础与桩基础之间设置拉结系梁,共同抵抗水平作用-风荷载和地震.

4.3沉降差

同一栋建筑采取天然和人工两种基础形式,其沉降差异应满足规范对地基变形允许值的相关规定.本文按分层总和法分别估算各柱基的沉降值.经过计算,天然独立基础的计算沉降值在85～105mm之间波动,桩基的沉降计算值在90～96mm之间波动,满足规范对绝对沉降量200mm限值的要求；相邻基础之间的沉降差值约为5～10mm,满足规范对相邻柱基沉降差不大于柱距2‰的限值的要求.

图4.1基础平面布置（局部）

5.结语

（1）山地建筑因其选址的特殊性,地质条件相对复杂,持力层埋藏深浅不一,前期地勘工作需尽量详实,对地形复杂的局部区域应加密孔点,以达到对工程地质情况全面、充分的揭示.

（2）一般的山地建筑将和周边道路、景观设计相互联系,基础选型和持力层选择时可能会受到上述专业的影响.因此在基础方案设计时应同相关专业对接,做好协调工作.

（3）建筑平面尺度较大时,如山地坡度较为平缓,可依山就势首选分层退台的方案进行基础布置,以避免较大的填方量及相应的挡墙建造,获得较好的经济性.

（4）填方地区可采用人工挖孔桩基础,并同天然基础部分设置沉降缝[3]；如受建筑影响不能分缝,应尽量使桩端和天然基础基底处于相同的持力层,并设置沉降后浇带,以减小沉降差异.

【参考文献】

[1]郑毅敏,卢宇航,胡宇滨,沈伟宇,赵昕.山坡地区建筑的基础设计[J].结构工程师,2008,24（03）：24-28.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.