安徽滁州某高層樁基分析及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

周華軍 （悉地國際設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司上海楊浦分公司，上海 200235）

1 工程概況

滁州亞太城C地塊二期工程位于滁州市，主要由4棟高層公寓LOFT及商業(yè)樓組成，本次設(shè)計(jì)2棟高層（13號(hào)樓及16號(hào)樓）及2層商業(yè)裙房組成，在塔樓及商業(yè)裙房地下設(shè)有2層地下室。其中16號(hào)樓地上20層，結(jié)構(gòu)總高度94.950m；13號(hào)樓地上19層，結(jié)構(gòu)總高度90.150m，地下室埋深為7.9m；2棟塔樓底部與商業(yè)裙房相連形成大底盤雙塔結(jié)構(gòu)，地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)嵌固端。塔樓采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，商業(yè)及地下采用框架結(jié)構(gòu)。

地下室平面尺寸100.8m×33.6m，主要功能為地下停車庫、設(shè)備用房。地上部分集商住、辦公、商業(yè)為一體（圖 1）。

2 地質(zhì)概況

擬建場地為丘陵地貌，地形總體上是北高南低，地面高程在32.15m～35.60m，最大高差為3.45m。根據(jù)勘察資料，場地土主要由粘性土構(gòu)成，勘探深度內(nèi)地基土由第①層雜填土、第②層粉質(zhì)粘土、第③層粘土、第④層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、第⑤層中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖組成。各土層物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)見表1，建筑±0.000相對(duì)于絕對(duì)標(biāo)高35.650m，抗地下室抗浮水位取室外地坪面以下0.8m。

各土層物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)表 表1

3 樁型選擇

樁型選擇主要由上部結(jié)構(gòu)類型、荷載、場地及地質(zhì)情況、周邊環(huán)境和樁基施工可行性等因素決定，由于周邊無居民和學(xué)校，樁基礎(chǔ)施工對(duì)環(huán)境無不良影響。根據(jù)地質(zhì)土層剖面情況，綜合上部結(jié)構(gòu)荷載及地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，13#、16#號(hào)樓選用樁基礎(chǔ)，第4層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層（c）頂標(biāo)高在21.55m～26.40m之間，層厚1.5m～4.5m，由于第4層標(biāo)貫擊數(shù)平均值為45，如果采用預(yù)制樁，選用第⑤層中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖作為樁端持力層，沉樁穿透第4層很難，不滿足樁基設(shè)計(jì)的要求，采用預(yù)制樁不可行。

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，選用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)比，樁端持力層選用第⑤層中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。樁設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

選用鉆孔灌注樁，取土層3-3剖面18#孔計(jì)算，以第5層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層約1.5m，單樁豎向抗壓承載力特征值估算值見表3；16號(hào)樓計(jì)算單塔底層 D+L荷載標(biāo)準(zhǔn)值382000kN左右，單根柱最大柱底反力標(biāo)準(zhǔn)值17000kN，假設(shè)采用1m樁徑灌注樁，塔樓范圍（34.2m×27.9m）內(nèi)需滿堂布樁，根據(jù)底層內(nèi)力計(jì)算單塔范圍需160根樁，基礎(chǔ)需外擴(kuò)5m左右，基坑范圍將超出紅線范圍；且角柱角樁最大樁反力不能滿足承載力要求，如加大有效樁長樁承載力提高有限，進(jìn)入第5層沉樁很困難，鉆頭磨損嚴(yán)重，且樁底沉渣難以控制；如果采用1.5m樁徑灌注樁，雖單樁承載力有一定的提高，同時(shí)樁直徑也同時(shí)加大，樁間距也相應(yīng)增加1.5倍，計(jì)算單塔范圍需90根樁，以上出現(xiàn)的問題仍然同樣存在。

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)表 表2

估算單樁豎向抗壓承載力特征值 表3

如做鉆孔灌注樁擴(kuò)底，需要穿越3.2m～4.5m厚第4層強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層，再進(jìn)行樁端擴(kuò)底，一般施工機(jī)械將無法完成、采用特殊施工機(jī)械就位、施工泥漿排放困難，施工難度難以控制，且鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工過程中很難保證擴(kuò)大頭的施工質(zhì)量。本項(xiàng)目工程量比較大，假設(shè)采用1.5m鉆孔灌注樁，按單塔范圍基礎(chǔ)90根樁計(jì)算，兩幢塔樓會(huì)產(chǎn)生約10000m3的泥漿排放，泥漿排放量較大對(duì)環(huán)境污染大，采用鉆孔灌注樁并非最佳方案。

選用人工挖孔樁，根據(jù)估算單樁豎向抗壓承載力特征值表3，單樁承載力有較大幅度的提高，結(jié)合場地未見粉砂細(xì)砂層及淤泥，無流沙可能，施工風(fēng)險(xiǎn)較小，地下水主要為孔隙水，主要賦存在雜填土中，地下水含量一般，是可以施工的，挖孔穿越土層為③、④層土，其物理力學(xué)性質(zhì)較好，成孔容易，先取土后挖樁，干作業(yè)人工挖孔灌注樁施工質(zhì)量有保障，采用人工挖孔擴(kuò)底樁是可行的。由于市建委相關(guān)規(guī)定，禁止使用人工挖孔樁，如果選用應(yīng)向建設(shè)主管部門提出人工挖孔樁施工申請(qǐng)，并對(duì)樁基施工安全可行性進(jìn)行專家論證。同時(shí)樁基施工應(yīng)選擇有資質(zhì)有經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍，并編制專項(xiàng)施工方案。

4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，塔樓擬采用樁筏基礎(chǔ)，公寓荷載較大根據(jù)沖（剪）切計(jì)算底板厚度取1.5m，商業(yè)裙樓擬采用柱墩加防水板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為第4層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，地基承載力特征值為350KPa，局部基底設(shè)計(jì)標(biāo)高未見持力層,用C15毛石混凝土回填至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高，防水板厚度根據(jù)水浮力工況及配筋量等綜合取0.6m，根據(jù)計(jì)算裙樓靠自重局部抗浮不足以及防水板配筋率偏高，柱墩周邊防水板均勻設(shè)置抗浮錨桿。塔樓與商業(yè)裙樓連為一體，為解決施工階段差異沉降，避免筏板產(chǎn)生過大的應(yīng)力差，在相連裙房一側(cè)設(shè)有沉降后澆帶，此后澆帶須待主樓結(jié)構(gòu)封頂且沉降穩(wěn)定后封堵。

采用YJKS1.9.1（盈建科）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行整體計(jì)算分析，計(jì)算模型采用彈性地基梁板，考慮上部結(jié)構(gòu)剛度影響，按天然地基，常規(guī)樁基算法計(jì)算（不考慮土分擔(dān)荷載），以塔樓區(qū)域基樁布置為例，由YJK整體計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)組合下的平均樁頂反力為17616kN，最大樁頂反力為20061kN，均滿足樁規(guī)樁基豎向承載力的要求。塔樓以外及裙房地下室區(qū)域，上部結(jié)構(gòu)荷載較小，采用柱下獨(dú)基，以第4層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖作為基礎(chǔ)持力層，地基承載力未進(jìn)行修正（地規(guī)要求承載力修正僅從室內(nèi)地面標(biāo)高算起較小），獨(dú)基尺寸、厚度及配率均能滿足設(shè)計(jì)的要求。

由于抗浮水位較高，通過在防水板均勻設(shè)置抗浮錨桿，防水板局部抗浮均能滿足，同時(shí)防水板配筋較為有效改善均構(gòu)造配筋；沉降計(jì)算采用分層總和、等效作用法，在準(zhǔn)永久組合(恒載+0.5活載)下基礎(chǔ)沉降等值線如（圖2）所示，可以看出商業(yè)裙樓由于荷載小，且基礎(chǔ)持力層為較好的強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，沉降量很小，公寓塔樓荷載大，采用人孔挖孔擴(kuò)底樁，樁型以端承為主且承載力較高，持力層為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，計(jì)算沉降量很小，比較結(jié)果塔樓與裙樓的差異沉降不明顯。

5 結(jié)論

綜上所述，塔樓采用人工挖孔樁能有效提高基樁承載力，減小基礎(chǔ)沉降。最終從樁基完成檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，均滿足樁基設(shè)計(jì)承載力的要求。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)塔樓采用樁筏基礎(chǔ)，筏板厚度由筒體與框架處抗沖（剪）切承載力控制，商業(yè)裙樓采用柱墩加防水板基礎(chǔ)，局部防水板抗浮不足設(shè)置抗浮錨桿，防水板厚度根據(jù)水浮力及配筋率綜合確定，并充分考慮塔樓與外框架間的沉降差異及基礎(chǔ)底板的整體彎曲變形影響。