复杂坡地建筑的基础设计探讨.doc

复杂坡地建筑的基础设计探讨【摘要】随着我国建设事业的不断发展，建筑用地愈来愈紧张，而将建筑设施建立在复杂坡地之处能够大大的增加建筑面积，缓解建筑用地的压力。在本文中，通过对阳朔碧莲江景大酒店建筑工程的实例详细分析复杂坡地建筑基础设计需要考虑的问题。【关键词】复杂坡地建筑；基础设计；人工挖孔桩；剪力墙1.前言选择复杂坡地作为建筑场地可以大大的缓解我国的建筑用地的压力。但是将大体量建筑建造在山坡上具有一定的难度，需要预先将复杂坡地修整为若干连续台阶地，建筑主体工程跨越各级台阶依据坡势而建。由于复杂坡地的地形、地貌以及工程地质条件比较复杂，所以在这种场地上建造的建筑其基础设计具有一定的特殊性1，本文根据实际的工程案例阐述复杂坡地建筑基础设计的合理性。2.工程概况阳朔碧莲江景大酒店位于阳朔碧莲峰山下，傍漓江而建，总用地面积仅为20295平方米，整体工程项目示意图如图1所示。图1 阳朔碧莲江景大酒店工程项目示意图工程项目场地虽然环境优美，交通便利，但是地理位置比较敏感，地形复杂，建筑用地与漓江江面具有12米高程差。为了充分尊重施工区域的原生地貌和水体，其主体工程的设计方案为：充分利用施工场地与江面的高程差，在地下建设酒店的多功能厅、中餐厅、康乐用房等公共用房以及机电室等后勤用房；地面客房楼平坡结合，以降低建筑实际高度；采用多栋分散，垂直于江面、退台式布置，楼栋间连接体纵深后退并做虚化处理。采用掉层、退台、架空、吊脚等形式连接建筑的主体工程部分与山体地表，建筑的基面有很强的不确定性。 （b）退台式（a）掉层式 （b）吊脚式（b）架空式 图2 坡地建筑高差消化形式在对主体工程设计时，依据原则为依山就势的原则，这样可以降低工程的挖填土方量，提高经济效益。按照建筑工程基础处理的形式分类，该依据复杂坡地而建的主体工程基础结构形式大致可以分为以下几种情况：对于复杂坡地坡度较缓的情况，坡度达到 1：2 时可以采取自然放坡；根据复杂坡地的实际情况，将施工区域的坡地修整为局部平地，并在建筑设施的外围采取防护措施，如设置支护桩等；如果施工场地内的坡地具有较大的坡度时，根据工程项目的实际情况以及使用的要求，可以将整体的工程进行灵活的分隔处理，分隔成几段台阶式的施工地段，然后在建筑设施的内部设置挡土墙结构。图3 坡度表示方式示意图表1 坡地开发利用与保护坡地类型平坡缓坡中坡陡坡急坡地形坡度33-1010-2525-5050-100特征开发成本低，建筑布置不受地形限制建筑布置受较小限制建筑布置受较大限制特殊处理才能用于建设工程技术普遍适用采用适用性工程，节地性好工程技术服从环境，不宜大兴土木在此处我们对第三种情况进行详细介绍，以该工程的1#和2#工程为例。在该工程项目中，结构为地下一层地上三层的形式。其中地上建筑分布在两级台阶地上，两级台阶之间具有2.5米的高层差，分别为一、二两个架空层。在两级台阶高程差处的工程桩间布置抗滑桩设施，以满足该工程服务性能的功能要求。根据相关建筑规范要求，建筑结构应具有二级的安全等级，建筑工程的抗震防烈度为6度，剪力墙和框架的抗震等级均取为三级。在对该建筑工程进行基础设计时，需要考虑的方面主要有土体滑坡稳定、土体支挡结构的设计方案以及建筑基础设计计算等。3.土体滑坡稳定3.1坡体滑动形式在该工程中，需要部分复杂斜坡地修整为平整的施工场地，使得局部具有较大的填土厚度，原坡地地形在附加填土的作用下对原坡地土体的稳定平衡造成了破坏，有土体滑坡的安全隐患。其中坡地的稳定性问题主要有两个方面：一是原坡地土体在附加填土的作用下发生滑坡，二是新填土体沿原坡地地面发生滑坡。3.2滑坡稳定性分析在填土区中，原坡地自然表面是最容易产生滑坡的面，所以需要在将坡地填为平整施工地时对其坡面进行整理（如将坡面上的表层草皮、松散腐植土层铲除等），并挖掘成有利于抗滑的小台阶形式2，于此同时还应对填土区进行分层夯实施工。如果填土去面积较大则夯实效果不易保证，在填土施工后，由于土体固结的附加压力以及填土自重可能引起填土沿原坡面的蠕动的现象。在该工程中，为了解决这个难题，在填土较厚处布置一定厚度的砼板，配筋形式为双层双向。此外，对于高阶坡地其他部分的地面也应进行分层夯实施工，以满足压实系数不小于0.94。4.挡土结构设计4.1合理确定挡土墙布置方式挡土墙的平面布置形式主要有三种：直线形、折线形和弧形。在这些形式中比较常用的是直线形挡土墙，但是在建筑工程中应根据施工场地地质及地下管道的敷设情况而选择挡土墙的平面形式，其选择的原则是减少挖填土方量以及有利于增加挡土墙的整体刚度。4.2 挡土墙结构的形式高低阶之间的挡土墙处理形式主要有挡土墙与主体的工程桩脱开以及挡土墙与主体工程桩共同工作两种。（1）挡土墙与主体的工程桩相互独立，分别工作，这样可以适当放宽对挡土墙的位移控制。挡土墙的形式主要有浆砌片石重力式挡土墙、钢筋砼悬臂式、锚杆式挡土墙等3。采用重力式挡土墙，需要保证墙体的稳定性要求以及墙身的抗弯能力满足相关规范的要求，这样就增大了墙身厚度，成本比较高；钢筋砼悬臂式挡土墙的弯矩及剪力主要是通过悬臂板抵抗墙背的土压力而产生的，经济性不高；锚杆式挡土墙施工过程缓慢，且经济性较低，不宜在本工程中使用。（2）挡土墙与主体工程桩共同工作的原理为：间隔布置支护桩与主体工程桩，在其中的两桩之间设置挡板，这样就能保证工程桩具备挡土功能。该工程中的地下一层车库的施工情况表明，这种挡土墙与主体工程桩共同工作的方式既能保证施工的进度，又不占用地下车库的建筑面积，具有很好的经济性能，因此宜在本工程中使用。4.3挡土墙结构的设计当选定挡土墙的布置形式后，即可对其进行相关的结构计算。在计算时所需要考虑的作用包括土压力（主动土压力）以及填土或原坡土体可能产生的滑动推力和填土上的建筑设施荷载作用，具体的分析和计算应根据场地的实际情况进行。以本工程的1#和2#工程为例，挡土墙的布置形式为抗滑桩与主体工程桩共同工作的形式，结构计算采用“里正深基坑 5.3网络版”，其中应保证抗滑桩的直径和间距在桩顶位移的5毫米以内。5.建筑基础设计5.1基础桩基阳朔碧莲江景大酒店建筑工程采用多栋分散形式，多为低层建筑。在建筑基础设计时不考虑回填土作为持力层，这是因为填土的密实性不易满足相关规范的要求，否则有可能导致场地易失稳现象，并且使得挡土墙设计难以进行。所以在基础设计时无需将填土层的承载能力作为考虑因素，而采用设置桩基的防水将建筑荷载作用力直接传至下部可靠的持力层（即中风化岩和砾岩），这样可以将基础的抗滑移能力加以提高。（a）桩基计算。在对基础桩基作结构的计算时，跨间范围内的填土压力即为桩身荷载，此时如果考虑将桩作为基础兼抗滑移结构，则对基础的作用力还应将滑动土的水平推力考虑在内，即计算时使用“里正深基坑 5. 3 网络版”，将工程桩的桩顶位移控制在5毫米以内。此外，桩身在穿过欠固结的填土层时由于填土层沉降而产生负摩阻力，也应将其作为桩的承载力之一而进行计算。（b）桩身构造。抗滑桩及考虑兼作抗滑移作用的工程桩，要求桩锚入中风化岩、砾岩一定长度，通长配筋，以增加桩身配筋率和增强桩的抗剪强度4。5.2地基梁设计在对地基梁进行设计时，需要考虑一下几个因素：地基梁是底层填充墙体的荷重作用的主要承担者；该工程中设有地下车库，为尽量满足建筑工程基础埋深的相关要求，将地基梁的梁高适当加大可以降低挖填土方量，并能降低临时支护的高度；在考虑水平荷载（如风荷载、地震力等）时，适当增加由梁高能够保证桩基的整体性良好，并能够使桩基与上部结构形成整体受力体系以减少个别桩的可能失效对建筑设施产生的不良影响。综合以上因素考虑，地基梁的梁高设可以设置为1-2米。6.结语综上所述，根据本方案建设而成的碧莲江景大酒店复杂坡地工程，不仅能够满足质量的要求，而且成本相对较低，并且施工工期比较短，具有很好的经济效益和社会效益，所建工程获国家优秀设计三等奖。因此，在进行复杂坡地建筑基础设计时，根基施工区域的实际情况，结合地形地质条件及使用要求，制定合理的设计方案，因地制宜，方能取得良好的经济效益。【参考文献】1王丽萍. 512汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查J.