某超高層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)樁基設(shè)計

王 國 強(qiáng)

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

某超高層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)樁基設(shè)計

王 國 強(qiáng)

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

以某超高層建筑項目為例，通過對該項目所在場地地質(zhì)條件的分析研究，指出該項目地基基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁較為適合，以充分利用樁基承載力，控制沉降變形。

超高層建筑，鋼筋混凝土灌注樁，變剛度調(diào)節(jié)，承載力

1 工程概況

本項目位于山西省太原市，主要功能為5A級寫字樓，地上43層，結(jié)構(gòu)高度181.1 m(室外地坪至主樓主要屋面板頂)，標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積約為2 014 m2；地下3層。

本工程設(shè)計使用年限為50年；建筑抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.20g，設(shè)計地震分組為第一組；建筑場地類別為Ⅲ類，場地土特征周期為0.45 s；基本風(fēng)壓為0.40 kN/m2，地面粗糙度類別為B類；基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。

2 工程地質(zhì)條件

1)根據(jù)建設(shè)單位提供的《巖土工程勘察報告(詳細(xì)勘察)》土層自上而下劃分如表1所示。

2)地形地貌。擬建場地地形較為平坦,絕對標(biāo)高介于777.34 m～780.27 m之間。為汾河?xùn)|岸一級階地地貌單元。

3)地下水。本次勘察期間實測地下水位埋深為3.90 m～7.20 m，相應(yīng)地下水位標(biāo)高為771.31 m～773.99 m，地下水類型屬潛水—承壓水型，水位變化幅度0.50 m～1.00 m。

4)場地。按環(huán)境類型地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具弱～中腐蝕性；按地層滲透性，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；地下水對鋼筋混凝土中的鋼筋具有弱腐蝕性。按環(huán)境類型地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具微～弱腐蝕性；按地層滲透性，地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性；地基土對鋼筋混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性。

5)液化。擬建場地為液化場地，液化等級為中等～嚴(yán)重液化，主要液化土層為第②層及第③層。

3 地基基礎(chǔ)方案

1)由于本工程為超高層建筑，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底位于第⑤層粉土層。筏形基礎(chǔ)底面積約為2 340 m2，結(jié)構(gòu)總重約為1 604 932 kN，平均基底反力為685.86 kN/m2；由于主樓周圍為地下車庫，地下車庫基礎(chǔ)擬采用樁基承臺+抗水板的基礎(chǔ)形式，故地基承載力修正從室內(nèi)地坪算起，第⑤層土承載力特征值為160 kPa，修正后承載力為200 kPa，該土層承載力不能滿足設(shè)計要求需進(jìn)行地基處理。

2)本工程結(jié)構(gòu)體系為框架—核心筒結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)高度為181.1 m,屬超高層建筑，該建筑對基礎(chǔ)的承載力和變形要求較高，故基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁+筏板基礎(chǔ)。根據(jù)建設(shè)單位提供的《巖土工程勘察報告(詳細(xì)勘察)》，第層中砂層土質(zhì)密實，土層平均厚度約為7.30 m，端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為2 100 kPa，樁端持力層為第層中砂層較為合適。

3)本工程核心筒尺寸為23 m×23 m，核心筒面積為529 m2，核心筒承擔(dān)面積為1 150 m2，核心筒承擔(dān)的面積比約為0.57，核心筒承擔(dān)的荷載約為914 811.24 kN。因為核心筒承擔(dān)的荷載超過50%，故按核心筒尺寸及荷載來確定樁徑及樁數(shù)。核心筒部分預(yù)估基礎(chǔ)板厚為2.0 m，基底尺寸為27 m×27 m，假定樁間距為3.0 m則預(yù)估樁數(shù)為100根，單樁承載力為9 148.11 kN。樁徑按0.8 m，0.9 m，1.0 m估算，樁長按49 m進(jìn)入第層約為2.1 m。計算結(jié)果見表2。

表2 計算結(jié)果表

根據(jù)表2的結(jié)果可知，灌注樁采用封閉式后壓漿技術(shù)后，樁徑0.8 m，0.9 m，1.0 m的單樁承載力特征值均大于9 148.11 kN。

表3 樁基計算結(jié)果表

4)基礎(chǔ)分析計算采用中國建筑科學(xué)研究院編制的《獨基、條基、鋼筋混凝土地基梁、樁基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)設(shè)計軟件》(JCCAD)。經(jīng)過計算分析，核心筒部分樁基承載力分布為中間較小四周較大，而變形則為中部較大四周較??；樁基按初步假定樁數(shù)為100根，樁間距為3.0m布置時，中間部分的樁基承載力不能充分利用。為提高樁基承載力的利用，將核心筒中部的樁間隔抽取，經(jīng)計算樁基結(jié)果見表3。樁基布置見圖1。

4 結(jié)語

1)由于超高層建筑對基礎(chǔ)的承載力及變形要求較高，地基基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土灌注樁較為適合。2)對于采用框架—核心筒結(jié)構(gòu)形式的建筑，核心筒所承擔(dān)的荷載較多，估算單樁承載力時可根據(jù)核心筒尺寸來初步確定。3)對于采用荷載與剛度內(nèi)大外小的框架—核心筒結(jié)構(gòu)，沉降變形出現(xiàn)內(nèi)大外小的碟形分布，基底反力出現(xiàn)內(nèi)小外大的馬鞍形分布。本工程采用抽取核心筒中間的樁，減少樁數(shù)增大樁間距的辦法來調(diào)節(jié)，以充分利用樁基承載力、控制沉降變形。

[1]JGJ3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[4]JGJ94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

A super high-rise structure foundation pile foundation design

Wang Guoqiang

(ShanxiArchitecturalDesignResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

Taking a high-rise building project as an example, through analysis and research on project location geological conditions, pointed out that the project foundation basis with reinforced concrete bored pile was more appropriate, in order to make full use of the pile foundation bearing capacity, control of settlement.

super high-rise building, reinforced concrete bored pile, variable stiffness adjustment, bearing capacity

2014-12-17

王國強(qiáng)(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)06-0063-02

TU473

A