張輝能

摘 要：目前，地鐵施工會對相鄰的建筑造成一定影響，與建筑的安全性及經(jīng)濟性息息相關(guān)，對于建筑基礎(chǔ)選型而言十分關(guān)鍵。筆者將結(jié)合實際項目案例，結(jié)合現(xiàn)階段臨近地鐵住宅項目基礎(chǔ)選型問題展開深入分析，明確其中存在的問題，并提出相應(yīng)的解決措施，希望可以借此推動建筑事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鄰近地鐵建筑;基礎(chǔ)選型;分析

中圖分類號：TU470 文獻標識碼：A

0 引言

在我國建筑行業(yè)高度發(fā)展的背景下，人們對居住環(huán)境和品質(zhì)的要求呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢，讓住宅項目實現(xiàn)了大型化和綜合化發(fā)展。同時，也強化了住宅建筑與軌道交通之間的聯(lián)系，臨近地鐵的住宅項目工程層出不窮。地鐵建設(shè)可能在一定程度上影響周邊的建筑，其作用可能與基坑支護關(guān)系及地下水的溫度有著十分密切的聯(lián)系，同時，也與地下室塔樓地基承載力深度修正等一系列問題關(guān)系密切。為此，本文將與項目實際相結(jié)合，針對造成上述問題的原因予以深入分析，展開對于基礎(chǔ)選型問題的定性分析，并結(jié)合項目案例之中的基礎(chǔ)選型問題進行深入闡述。

1 住宅建筑常用基礎(chǔ)型式及其特點

1.1 擴展基礎(chǔ)

一般代指柱下獨立基礎(chǔ)及墻下條形基礎(chǔ)，也即針對上部位置中的柱或墻結(jié)構(gòu)的荷載量進行充分拓展，將其側(cè)端拓展到周圍土層結(jié)構(gòu)之中，以更好適應(yīng)地基承載力和地基結(jié)構(gòu)變形的需求。通常而言，擴展基礎(chǔ)的主要結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土材料，也可將此類基礎(chǔ)成為柔性基礎(chǔ)，在此類基礎(chǔ)之中含有充足的鋼筋結(jié)構(gòu)，可以充分承受因彎矩所造成的拉應(yīng)力，讓基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量得到充分保障，避免因結(jié)構(gòu)受彎而發(fā)生損傷。因為不會受到剛性角的限制作用，可以將基礎(chǔ)剖面制作成扁平形狀，依托于相對較小的基礎(chǔ)力，

讓上部荷載得以朝向大基礎(chǔ)底面之中傳輸，以更好適應(yīng)地

基承載力的實際需求。

現(xiàn)階段，一般可以將現(xiàn)澆筑下的獨立基礎(chǔ)分成階梯形和錐形兩種形式，借助杯口基礎(chǔ)進行預(yù)制柱建設(shè)，并將其建設(shè)于單層的工業(yè)廠房之中。至于墻下獨立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，則可以按照地基分布的均勻性進行劃分，選擇有肋或無肋的基礎(chǔ)形式，針對有肋的墻下獨立基礎(chǔ)，可以在其肋部位置處配置一定量的縱向鋼筋及箍筋結(jié)構(gòu)，以切實提升基礎(chǔ)的整體抗彎性能，避免因不均勻沉降而對地基的整體彎曲應(yīng)力造成嚴重影響。

1.2 條形基礎(chǔ)

一般表現(xiàn)為基礎(chǔ)長度為寬度的10倍及以上，具有墻下條件基礎(chǔ)和柱下條件基礎(chǔ)兩種形式，是彈性力學(xué)環(huán)境中較為典型的一種平面應(yīng)變問題，一般取長度方向1延米實施計算。如果上部的荷載力過大，或者地基的承載力相對較小，都可能在一定程度上導(dǎo)致柱間的獨立基礎(chǔ)距離縮短，導(dǎo)致荷載分布嚴重不均。為此，可以針對同一方向上的柱基礎(chǔ)進行連接，并構(gòu)建為一個統(tǒng)一的整體，以切實提升整體基礎(chǔ)的抗彎剛度，讓基體抵抗不均勻沉降的能力得到切實提升，同時，在整體條狀基體之中施加分布較為均勻的集中柱荷載力。

1.3 雙向條形基礎(chǔ)

如果單向的條形基礎(chǔ)無法充分適應(yīng)軟弱地基的承載力，且在不同方向的承載力分布嚴重不均，都需要在單獨的柱基礎(chǔ)位置上，分別按照縱橫兩個方向進行設(shè)置，通過雙相的條形基礎(chǔ)，實現(xiàn)對于兩個不同方向上不均勻沉降剛度的有效調(diào)整，并據(jù)此建立柱下交叉條形基礎(chǔ)。同時，為了實現(xiàn)對于不同單向上條形基礎(chǔ)沉降差的問題，要求在與條形基礎(chǔ)軸線相垂直的方位上適當增設(shè)鋼筋混凝土連梁結(jié)構(gòu)，并在其形式基礎(chǔ)上構(gòu)建一種連梁式交叉性質(zhì)的條形基礎(chǔ)，也即十字交叉基礎(chǔ)。

1.4 筏板基礎(chǔ)

如果上部的荷載量過大，或者存在地基軟弱無力的問題，則可能導(dǎo)致柱下十字交叉基地位置處的表面積在建筑物平面之中占據(jù)了過大的比例，一旦此時建筑物表現(xiàn)出特殊的使用需求，則可以在建筑物結(jié)構(gòu)的柱墻下端位置處設(shè)計連續(xù)的成片鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也即筏板基礎(chǔ)。

一般而言，可以將筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分成平板式和梁板式兩種類型（見上圖1所示）。相比之下，平板式筏基在施工過程使用更為便利，且建造速度一般較為迅速，然而，在施工過程中會消耗過量的混凝土。如果柱荷載力過大，則為了切實降低因局部沖切而對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)帶來的損傷，可以在其中設(shè)置柱墩，也可以相應(yīng)提升局部的板厚高度;如果柱距相對較大，則需要依托于降低混凝土用量的視角，針對板厚予以相應(yīng)調(diào)整，同時，在柱的兩個軸向位置處設(shè)置肋梁結(jié)構(gòu)，以構(gòu)建完整的梁板式基礎(chǔ)。

1.5 箱形基礎(chǔ)

一般而言，箱型基礎(chǔ)是一種整體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由鋼筋混凝土底板、縱橫外墻、頂板及內(nèi)隔墻等多種結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2所示。

此類基礎(chǔ)具有較為突出的剛度優(yōu)勢，且整體性相對較好，可以應(yīng)用于軟弱土層之中的高大建筑物建設(shè)，同時，針對不均勻沉降的重要建筑物予以積極控制，以發(fā)揮良好的抗震性能優(yōu)勢。

結(jié)合建筑物的實際構(gòu)造和使用需求，可以將箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計為一層或多層結(jié)構(gòu)，至于大型高層建筑物，在進行地下室建設(shè)時，要求充分關(guān)注箱型基礎(chǔ)型式的特征，并將其作為重要的儲藏室、人防設(shè)施或設(shè)備間。在箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之中具有十分豐富的縱橫隔墻，如果此類結(jié)構(gòu)對于地下空間的要求較高，則采用箱型基礎(chǔ)會對地下空間的使用效率造成嚴重限制，無法充分適應(yīng)建筑的預(yù)期設(shè)計要求，為此，需要采用筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

1.6 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)是眾多基礎(chǔ)工程項目之中應(yīng)用較為廣泛的一種形式，可以有效承受結(jié)構(gòu)自身的上部荷載力，并將集中分布的上部荷載向地基的深層結(jié)構(gòu)之中予以傳播，表現(xiàn)出較為突出的承載力和穩(wěn)定性優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)的沉降量一般較小，且分布較為均勻，可以充分穿越不良地質(zhì)土層結(jié)構(gòu)。在承臺的支撐作用下，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以將上部荷載力以更加均勻的方式向不同樁體之中傳輸，以切實提升樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性。

2 項目概況分析

2.1 項目簡介

本項目工程概況如下表所示：

本項目可以分成南片和北片兩個區(qū)域，其中南區(qū)多為低層洋房和與其配套的地下室，至于北區(qū)，則多為高層建筑住宅及相應(yīng)的配套地下室，兩個區(qū)域內(nèi)的地下室相連，其東西向和南北向的最大長度分別為340 m和450 m。

下文將簡要分析北區(qū)地下室、高層住宅及商業(yè)樓的基礎(chǔ)建設(shè)方案。

2.2 地質(zhì)情況分析

該地的天然地基通常為中砂結(jié)構(gòu)，至于樁基基礎(chǔ)，則通常將礫砂作為主要的樁端持力層。工程區(qū)域內(nèi)的地勢相對平坦，且地貌多為沖積平原的形式，在場區(qū)內(nèi)不會受到不良地質(zhì)條件的影響，且不包含特殊性質(zhì)的巖土，無需關(guān)注液化效應(yīng)。

至于地下水結(jié)構(gòu)，其抗浮設(shè)防水位的絕對標高高度為28.20 m，水位高度低于地板高度，所以無需關(guān)注水體壓力問題。

3 基礎(chǔ)選型分析

本項目北端與市政道路相連，既可以與規(guī)劃地鐵進行連接，也可能在一定程度上受到施工運輸和場地排布的影響，同時，對于部分區(qū)域而言，可以采取垂直支護的形式進行管理。無論是地鐵盾構(gòu)施工還是支護樁施工，都可能在一定程度上影響基礎(chǔ)選型和基礎(chǔ)布置的有效性。同時，因為地下室的長度很長，選取不同的地下室類型對于溫度應(yīng)力釋放而言具有一定的差異。對于具有一定差異的地下室基礎(chǔ)類型而言，其相應(yīng)的承載力修正也存在一定的差異，也可能因此影響高層住宅的基礎(chǔ)建設(shè)方案?；诖?，需要充分關(guān)注各類因素，并在此基礎(chǔ)上選定具體的基礎(chǔ)選型。

3.1 基礎(chǔ)選型關(guān)鍵因素分析

3.1.1 鄰近地鐵影響

本項目的北側(cè)與規(guī)劃地鐵相鄰，結(jié)合地鐵規(guī)劃的相關(guān)條件，可以確定地鐵洞室的直徑，至于縱向中心線位置，其絕對標高一般為20 m。一般可以將地鐵施工對于本項目所造成的影響概括為以下方面：

（1）對高層住宅下CFG樁基礎(chǔ)的影響。結(jié)合計算分析結(jié)果和所得的基底反力情況，確定本工程項目施工時可以選用筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，同時利用CFG樁進行地基處理。對于CFG樁而言，其樁身的承載力結(jié)構(gòu)可能在一定程度上影響復(fù)合地基的整體承載力。結(jié)合力學(xué)原理予以分析，發(fā)現(xiàn)側(cè)阻和端阻是造成樁身承載力的主要來源，且二者作用都與樁身和樁周土的相對位移存在較大的關(guān)聯(lián)。

在進行地鐵洞室開挖時，與洞室相近一端的樁周土側(cè)限可能會發(fā)生一定的減弱，甚至可能消失，由于地鐵洞室作用可能導(dǎo)致嚴重的地表沉降，使得深度較大的樁周土位移遠遠高于樁身，導(dǎo)致樁身位置處的摩阻力十分突出。對于樁端土層的局部位置，可以予以卸載，讓樁端阻的作用得以充分展現(xiàn)。同時，由于樁周土的壓力分布十分不均衡，導(dǎo)致樁身局部位置處常常發(fā)生橫向撓曲變形，使得該部位彎矩及剪力問題頻發(fā)。

由此可見，由于受到地鐵洞室施工的影響，可能對其周邊的CFG樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的單樁及樁身承載力造成嚴重限制。

（2）對臨街小商業(yè)樓及局部地下室的影響。對于小商業(yè)樓而言，地鐵洞室可以向基礎(chǔ)下土層之中穿越，在洞室開挖的影響下，可能導(dǎo)致基礎(chǔ)持力層發(fā)生一定的下沉，使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不均勻沉降。同時，由于小商業(yè)樓和主體塔樓相對脫離，采取了框架結(jié)構(gòu)的形式，是一種不均勻性質(zhì)的建筑。為此，需要適當提升基礎(chǔ)剛度，利用具有高基礎(chǔ)剛度的基礎(chǔ)型式，以更好應(yīng)對不均勻沉降的問題。

（3）對高層住宅基礎(chǔ)布置的間接影響。本項目在臨近地鐵位置處采取了垂直支護的形式，其主要結(jié)構(gòu)為鋼管樁，同時輔之以土層錨桿。為了有效降低對于地鐵施工的影響，要求將支護樁設(shè)置在臨近地下室的位置。針對高層住宅筏板基礎(chǔ)邊界和CFG樁基礎(chǔ)，需要采取合理的排布方式，同時，充分關(guān)注垂直支護樁設(shè)計及施工問題。

3.1.2 基坑支護影響

由于受到運輸因素的影響，在進行項目場地出口和運輸通道設(shè)計時，要求在指定區(qū)域之中提供充足的放坡條件，并采取積極的垂直支護措施，綜合利用鋼管樁和土層錨桿的方式進行支護。此項目和規(guī)劃地鐵相貼近，為了有效避免地鐵洞室的影響，要求在靠近地下室基礎(chǔ)的位置處設(shè)置支護樁，為此，需要在進行設(shè)計時充分關(guān)注高程住宅筏板基礎(chǔ)和CFG樁的位置，以規(guī)避支護樁的影響。

3.1.3 溫度影響

在地下室中一般運用筏板基礎(chǔ)作為天然地基，可以在其獨立基礎(chǔ)位置上增設(shè)防水板方案。由于本工程項目的地下室長度較為突出，可能在一定程度上受到溫度應(yīng)力的影響，對墻柱結(jié)構(gòu)帶來嚴重的水平推力。對于超靜定結(jié)構(gòu)而言，造成結(jié)構(gòu)溫度變化的最主要因素在于約束，處于同一種條件下，結(jié)構(gòu)所受到的約束力越強，則可能帶來的次內(nèi)力也就越突出。在本工程項目之中，為了有效降低因溫度變化所帶來的不良影響，需要借助具有低水平剛度的基礎(chǔ)形式予以設(shè)計。為此，要求利用獨立基礎(chǔ)加防水板的形式，以實現(xiàn)降溫的良好效果。

3.1.4 構(gòu)造板和塔樓地基承載力修正

（1）構(gòu)造板。針對傳統(tǒng)的防水板結(jié)構(gòu)予以優(yōu)化改造，以相應(yīng)取消在基礎(chǔ)底板位置處所設(shè)計的聚苯板層，在此基礎(chǔ)上進行改造，以打造構(gòu)造板，在降低施工難度的基礎(chǔ)上，推動施工進程。此外，在受力的影響下，構(gòu)造板可以相應(yīng)降低地基的反力，以充分提升塔樓地基的承載力。

（2）構(gòu)造板對塔樓地基承載力的修正。與傳統(tǒng)防水板相比，構(gòu)造板之中缺乏聚苯板層結(jié)構(gòu)，且具備一定的基底反力。結(jié)合土力學(xué)原理可以發(fā)現(xiàn)，造成地基承載力深度修正的最主要原因在于基礎(chǔ)周邊的承載力過多，可能在構(gòu)造板位置處承擔相應(yīng)的基底反力，導(dǎo)致高層住宅塔樓基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載量相對較多，可以將其相應(yīng)折算為等效土層厚度，以實現(xiàn)對于基礎(chǔ)承載力的深度修正。

3.2 基礎(chǔ)選型分析

3.2.1 北區(qū)地下室基礎(chǔ)選型

針對地下室典型柱網(wǎng)提出兩種比選方案，其中一種作為筏板基礎(chǔ)，另一種則可作為獨立基礎(chǔ)加構(gòu)造板結(jié)構(gòu)。在比較分析的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，對于土方開挖和混凝土工程而言，采取第二種方案更加經(jīng)濟。同時，借助超長地下室基礎(chǔ)底板的形式，在其中配置一定量的雙層雙向構(gòu)造鋼筋，以更好應(yīng)對溫度變形問題。

為此，針對北區(qū)地下室進行設(shè)計施工，需要選擇具有高剛度的基礎(chǔ)形式，也即筏板基礎(chǔ)。

3.2.2 臨地鐵高層住宅基礎(chǔ)選型

（1）基礎(chǔ)方案必選。結(jié)合項目實踐，確定相應(yīng)的典型樓座方案，其中一種為CFG地基處理+筏板基礎(chǔ)，另一種則為長螺旋壓灌樁基礎(chǔ)+承臺+防水板。在對比分析后可以確定，第一種方案的經(jīng)濟性明顯高于第二種，因此，本工程中擬選用第一種方案。

（2）筏板基礎(chǔ)和承載力修正?；A(chǔ)厚度：結(jié)合上文所述內(nèi)容，利用合作單位所提出的地鐵施工仿真分析結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)樓體結(jié)構(gòu)可能受到很大的影響。為了充分降低地鐵施工所帶來的不良影響，需要以更好適應(yīng)計算需求為前提，確定具體的筏板基礎(chǔ)厚度，將其厚度調(diào)整到1 200 mm。至于其他的樓座，則可以結(jié)合具體的計算要求確定筏板的實際厚度。

承載力修正：本項目的地下室空間非常大，可以很好適應(yīng)寬度高于主樓寬度2倍的需求，為此，可以針對基礎(chǔ)埋深問題予以修正。由于地下室構(gòu)造板的影響，可能在一定程度上提升結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)承載力，實現(xiàn)對于承載系數(shù)的深度修正，并據(jù)此計算出具體的土層折算厚度。

（3）CFG樁設(shè)計：

樁徑：結(jié)合地勘的實際需求，與當?shù)貙嵺`相結(jié)合，確定具體的樁基設(shè)計參數(shù)。處于同種條件之中的樁徑直徑越小，其經(jīng)濟性也就越為突出。為此，可以選用小樁徑400 mm。

樁長：結(jié)合地勘結(jié)果和持力層的實際需求，針對樁身的承載力予以調(diào)整，讓其可以無限貼近于單樁承載力的實際特征值，并確定樁長為12.2 m。

樁間距：由于高層住宅的高度一般較高，處于標準荷載背景下的筏板可能承受較為突出的壓力，使得其表現(xiàn)出周邊大、中間小的趨勢。為此，需要針對這一區(qū)域予以華恩，并展開對于樁間距的有效調(diào)整，最終確定中間和周邊區(qū)域的間距分別為1.6 m和1.4 m。

部分加強樁：要求適當提升地鐵樁的強度，并在地鐵高層住宅外側(cè)位置設(shè)置2排樁，將其樁長設(shè)置為18.2 m。同時，在對樁位置處設(shè)置鋼筋籠結(jié)構(gòu)，以切實提升局部橫向位置處的變形能力。

3.2.3 臨街小商業(yè)樓基礎(chǔ)選型

結(jié)合合作單位在地鐵施工仿真分析階段的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)高層建筑可能會受到來自地鐵施工的一定影響，為此，可以利用具有良好整體性的筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);至于小商業(yè)樓，則可以采取獨立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語

（1）在臨近地鐵項目建設(shè)時選用樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以針對地鐵洞室開挖條件確定單樁承載力的實際特征值，以確定其對于樁身強度的實際影響，并采取有效措施予以處理。

（2）在臨近地鐵項目建設(shè)時，要求充分關(guān)注因地鐵施工所造成的不均勻沉降問題，同時，通過提升基礎(chǔ)剛度和上部結(jié)構(gòu)剛度等方式，讓不均勻沉降問題得到妥善解決。

（3）在地鐵施工及基坑支護因素的綜合影響下，要求結(jié)合施工、受力等因素確定其對于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)所帶來的影響。

參考文獻：

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