浅析北京平原区不均匀地基的地基方案选择方法

【摘要】本文通过具体的工程实例，根据不同类型不均匀地基的特点，选取适宜的地基方案，确保建筑物结构的安全，对类似工程具有实际指导意义。

【关键词】不均匀地基；岩土工程评价；地基方案；

1 引 言

北京地区所属的北京平原，西起太行山脉，北依燕山山脉，北京平原的主体是许多河流冲（洪）积而成的，自西向东包含了不同的地质单元，颗粒组成由粗到细，呈现多个回旋，各地质、地貌单元内基础工程影响深度范围内、尤其是基础直接持力层的地层成因、岩性、工程性质等都存在一定差异变化，使得工程地质条件相对复杂。同时，受人为因素影响，在老城区人为活动强烈，人工堆积土层较厚，并且影响深度变化较大；在西四环至西五环一带更是存在着大量的采石坑，据了解采石坑最深处达40m～50m，更加剧了工程地质条件的复杂性。在如此复杂的工程地质条件下大规模的进行基础设施建设，便会经常遇到不均匀地基的情况，既有第四纪沉积的土层与砂、卵石层组合的不均匀地基以及第四纪沉积层与新近沉积层组合的不均匀地基，又有天然土层与人工堆积层组合的严重不均匀地基。

2 北京地区宏观地质背景

地形地貌的调查分析可以从宏观上对建设场地有一个总体的认识，根据区域地质资料、对拟建场地周边调查走访及地形、地貌单元分析场地的工程地质条件和历史成因。

从地质学的角度讲，流水地貌及其堆积物是陆地上分布最为广泛的一种地貌类型，通常是指由地表流水所形成的各类地貌，而北京平原地区的地貌类型就属于以河流地貌、洪流地貌为主的流水地貌。北京城区范围主要为分布的古河道主要有古清河、古金沟河、古漯水河、无定河、浑河古道、永定河及小清河古道。参见图1（北京平原区古河道分布）。

在这几条古河道范围内，表层多有近代土质沉积，土质结构性较差，基本无层理，孔隙较大，力学性质不稳定，东部地区的粉土和砂土液化现象较明显；底部沉积物主要以砂、砾石为主。而在这些河道之间的台地区地层分布均匀，土质良好，力学性质较稳定，是建筑物选址的理想选择。但在这么大范围的古河道分布区域修建建筑物，就难免遇到建筑物部分落在古河道上、部分落在台地上的情况。

3 不均匀地基的特点分析

地基土的非均质性是普遍存在的，对于这类性质相同的天然土本身的一般非均质性，一般的基础和上部结构都可以调整其沉降或倾斜。但对于沉积年代不同、工程地质条件不同、土分布、土类、土的物理力学性质不同的土层等组成的严重不均匀地基，则必须采取特殊的结构措施、施工措施或地基处理措施来调整地基不均匀产生的沉降或差异沉降。不同类别的地基土变形性质差别很大，稳定性差别亦较大。根据不同的建筑场地，不同的建筑形式，不同的结构、基础类型，对地基土的要求也不尽相同，对同一建筑物而言，有些地基土相对偏软，需要对软土进行处理使之变硬，但有些地基土又相对偏硬，需要做褥垫层使之和其它地基土变形协调一致，但无论偏软或偏硬，都可能引起的建筑物的不均匀沉降，对结构或多或少带来危害。

下面通过几种不均匀地基的组合形式，以工程实例分析为基础，提出地基方案或结构措施选取的原则和方法。

4 工程实例

4.1 第四纪沉积层与新近沉积层组合的不均匀地基

北京科技园创新中心工程位于海淀区白颐路北沿线西侧，该建筑物恰好位于海淀台地与清河古道交汇处，根据勘察结果，浅层土质变化较大，第四纪沉积层与新近沉积层相互交错（参见图2“参考工程地质剖面图”）

相应的基底标高为40.87m。在此标高处的持力层土质为新近沉积的细砂、粉砂③1层和第四纪沉积的砂质粉土、粘质粉土④1层。两层土压缩模量（ES）相当，地基承载力标准值（fka）相当，但由于新近沉积层沉积年代较近，结构较松散，大部分土自重固结尚未完成，因此建筑物自由沉降量较大。如果不经地基处理或采取结构措施，建筑物直接落在两种持力层上，则很可能引起建筑物不均匀沉降，导致建筑物开裂，严重的影响到结构安全。

4.2 第四纪沉积层粘性土层与砂层组合的不均匀地基

安贞二小教学楼位于朝阳区安贞里第二小学院内，该建筑物设计为地上3层，无地下室。根据勘察结果，该建筑物基础持力层一半为第四纪沉积的粘质粉土、粉质粘土②层，一半为第四纪沉积的细砂、粉砂②1层（见图2“拟建建筑物工程地质分区图”及图4“参考工程地质剖面图”）。根据室内试验及原位测试指标，粘质粉土、粉质粘土②层承载力标准值（fka）为160kPa；细砂、粉砂②1层承载力标准值（fka）为200kPa。粘质粉土、粉质粘土②层及细砂、粉砂②1层都为第四纪沉积层，自重固结都已经完成；同时上部结构荷载较小，加荷后沉降完成时间基本相同。综上考虑，建议本工程采用天然地基方案，基础由原来设计的独立柱基础改为刚度较大的筏板基础来调节不均匀沉降问题。现在该工程已建成并投入使用，到目前为止，未发现结构裂缝。

通过该工程实践，不但为高层建筑物处在软硬不均两种地基上时提出了有效的解决方案，同时对今后创新并灵活运用复合地基处理措施或其它地基处理措施也是一个大胆的探索。

5结束语

5.1在准备勘察工作前，应重视区域宏观地质资料，了解拟建场地的沉积环境及地貌单元，抓住重点，指导勘察工作的开展；

5.2对于建筑物跨越不均匀地基土时，应及时合理调整补充钻探工作，以详细查明地基土的分布，从而有针对性的提供合理的地基方案；

5.3本文是我工作五年来对自己所主持的工程的一点经验、总结，由于经验及水平有限，对不均匀地基的理解及处理措施尚不够全面和深入，恳请各位专家给予批评指正。

参考文献

[1] 《工程地质手册》编写委员会. 工程地质手册（第三版）. 北京：中国建筑工业出版社，1992.

[2] 陈希哲《土力学与地基基础》.北京：清华大学出版社，1998

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）. 北京：中国建筑工业出版社，2008