高層商住樓的基礎選型及優(yōu)化

李滋祺

(深圳市清華苑建筑設計有限公司，廣東深圳 518054)

1 工程概括

安徽省舒城財富中心，地下1層為大底盤地下停車庫，地上部分為3棟塔樓，總共32層，地上3層設計為裙房商業(yè)，再往上為住宅、公寓，2棟住宅為框支剪力墻結構，在3層裙房屋面轉換、1棟公寓為框架剪力墻結構，平面圖如圖1所示。

圖1 平面布置圖

該項目地質情況如下:

①層雜填土，層厚1.0 m～3.40 m;②層淤泥質粘土夾淤泥，流塑狀態(tài)，層厚0.3 m～3.40 m，地基承載力特征值80 kPa;③層粘土，硬塑～堅硬狀態(tài)，層厚0.3 m～5.20 m，地基承載力特征值240 kPa;④層含粉質粘土細砂，稍密～中密狀態(tài)，層厚0.5 m～2.50 m，地基承載力特征值120 kPa;⑤-1層圓礫，稍密 ～中密狀態(tài)，層厚2.6 m～4.0 m，地基承載力特征值320 kPa;⑤-2層圓礫，中密～密實狀態(tài)，層厚17.60 m～18.90 m，地基承載力特征值400 kPa;⑥層全風化含礫泥質砂巖，層厚1.8 m～2.10 m，地基承載力特征值320 kPa;⑦層強風化含礫泥質砂巖(K2x)，層厚1.8 m～2.10 m，地基承載力特征值為340 kPa;⑧層中風化含礫泥質砂巖(K2x)，揭露厚度1 m～14.9 m，地基承載力特征值700 kPa，單軸飽和抗壓強度0.83 MPa。

場地地下水不豐富，考慮抗浮水位為室外地坪下3.5 m。

2 基礎選型比較

地下室底板標高-5.700 m，相當于吳淞高程17.80 m，按設防水位計算抗浮水頭2.2 m，由于上部為3層商場，純地下室部分覆土800 mm，經復核結構自重滿足整體抗浮要求，可不采取其他抗浮措施，只需注意施工期間的降水，建議采用施工期間降水并加設部分壓重，保證施工期間的抗浮。

根據現場場地土中普遍存在的中風化含礫泥質砂巖，同時也存在⑤-1，⑤-2層圓礫層，這兩層的厚度達到20 m～22 m，可采用泥漿護壁型鉆孔灌注樁或預應力混凝土管樁等樁型或采用經處理的復合地基。

2.1 泥漿護壁型鉆孔灌注樁

《地質勘查報告》中建議該場地采用泥漿護壁型鉆孔灌注樁進行設計，此種樁型由于可以鉆穿任意土層，到達巖層，且施工簡單、被廣泛使用，單柱單樁、承載力大，設計、施工都簡單。但該樁型也存在一定的缺點，首先該樁型工期長、噪聲大、泥漿排放量大，必須采取必要的處理措施，如處理不當將對當地環(huán)境造成影響;其次場地廣泛分布的圓礫層厚度較大，如想鉆穿，對人員、設備都有更嚴格的要求。

如按泥漿護壁型鉆孔灌注樁進行設計，考慮32層塔樓與3層裙房及純地下室的荷載存在很大差異，塔樓下框支柱底力標準值在10 000 kN～18 000 kN，裙房柱底力標準值在2 000 kN～4 000 kN左右，在選擇樁基礎持力層時應采取差異化設計，裙房與塔樓下樁基持力層相區(qū)別，裙房與純地下室選擇了⑤-2層圓礫層為持力層，樁端極限端阻力標準值為2 800 KPa;塔樓部分選擇⑧中風化含礫泥質砂巖層，飽和單軸抗壓強度0.83 MPa，樁端極限端阻力標準值為4 400 kPa。經過試算，單樁承載力見表1，共有樁235根。

表1 鉆孔灌注樁參數表

根據《地質勘查報告》估計的樁長ZH1，ZH2約17 m～20 m，ZH3，ZH4約30 m～32 m。

2.2 預應力混凝土管樁

《地質勘查報告》建議的第二種樁型是預應力混凝土管樁，該樁型由于在工廠制作，強度高、工期短、造價低、現場施工時將不會對周邊環(huán)境造成影響。缺點是樁身脆、容易斷裂，不能打穿堅硬土層，受場地條件限制，且場地內的⑤-1圓礫層較堅硬，不易打穿，如采用靜壓法成樁工藝，承載力必須通過試樁才能確定。

如按預應力混凝土管樁進行設計，根據當地情況采用靜壓成樁方法，選用φ500的PHC樁，⑤-2層圓礫層為持力層，持力層的樁極限端阻力標準值qpk=8 000 kPa，樁端進入持力層1 m，單樁承載力特征值取1 400 kN，塔樓下改為樁筏基礎。基礎布置共選用φ500的PHC樁1 239根，樁長約8 m。

2.3 復合地基

高層住宅由于柱底力較大，使用天然地基往往受限于地基承載力不足，無法使用，但是如采取一定的措施，使用復合地基，提高地基承載力，則不失為一種比較好的基礎設計方案。

經研究發(fā)現地下室底板位于②層淤泥質粘土夾淤泥層，該層厚度0.2 m～3.4 m，不能用于地下室基礎，必須挖除，②層以下2 m～3 m厚為③層粘土層，該層土為硬塑～堅硬狀態(tài)，層厚0.3 m～5.20 m，地基承載力特征值240 kPa，可作為小高層住宅的天然地基持力層，如采用地基處理的方法挖除②層，再提高③層的承載力后可作為普通高層的持力層，從而將基礎形式換成塔樓下的筏板基礎加裙樓的獨立基礎及純地下室的柱下條基，這樣不僅能節(jié)省造價，也能大大縮短工期。

經過論證，現場廣泛分布⑤-1圓礫層、⑤-2圓礫層，厚達20 m，其中含有豐富的孔隙水，其下的⑥全風化含礫泥質砂巖層、⑦強風化含礫泥質砂巖層含有裂隙水，為了處理好地下水的問題，選用了φ500素混凝土樁進行復合地基處理，按照塔樓、裙房、純地下室三部分進行地基處理的設計，分別取復合地基承載力特征值為600 kPa，400 kPa，180 kPa，通過承載力的區(qū)別對塔樓與裙房的差異沉降進行調控，同時設置沉降后澆帶，減少差異沉降的作用，基礎布置圖如圖2所示。

圖2 剛性樁復合地基基礎平面布置圖

塔樓采用復合地基上的筏板基礎、裙房下采用獨立基礎加防水板的基礎、純地下室基礎采用柱下條形基礎加防水板的基礎形式。地基處理方法為C25素混凝土剛性樁加砂石換填的方法處理。先將原場地內②層土挖除，從③層粘土層上回填砂石，回填后地基承載力達到180 kPa，再在砂石墊層上采用φ500 C25素混凝土樁進行地基處理，選擇⑤-2圓礫層為持力層，素混凝土樁布置在塔樓筏板、裙房獨基下，面積置換率m=0.05～0.07，總用樁1 130根，樁長10 m～15 m，最后在樁頂鋪設200厚1∶2河卵石混中粗砂褥墊層。防水板和純地下室柱下條基則直接落在砂石墊層上。

2.4 基礎比較

經過比較上述三種基礎形式可發(fā)現，受場地條件限制，泥漿護壁鉆孔灌注樁及PHC樁都有不足之處，而采用復合地基，則可規(guī)避掉那些風險，并且造價最低，工期最短，經過綜合比較，最終選擇了復合地基處理方案。

3 結語

針對高層住宅，采用樁基礎和復合地基都是比較常見的基礎形式，在本項目中由于場地內存在的圓礫層厚度20 m，使得復合地基方案能夠實施，并最終選擇了復合地基方案。該項目已于2012年竣工驗收，目前各項變形觀測均良好。該項目的基礎選型可作為同類型項目的基礎設計參照。

［1］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規(guī)范［S］.

［2］JGJ 79-2002，J 220-2002，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.

［3］龔曉南.地基處理手冊［M］.第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］古今強，侯家健.淺談結構工程師對巖土勘察報告的研讀與使用［J］.建筑結構—技術通訊，2009(5):31-32.