陽江恒大帝景項目基礎設計

陳 澤 釗

(廣東 廣州 510000)

1 工程概況

恒大帝景項目場地位于廣東省陽江市陽東縣，本工程規劃用地面積約99 240 m2，總建筑面積約20萬m2。擬建建筑物1號～11號、18號樓層數15層～30層，12號～17號、19號～22號樓7層～8層，場地設一層地下室。結構體系采用框架及剪力墻結構。本工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g，設計地震分組為第一組，地基等級為乙級。本工程鉆孔孔口標高6.12 m～13.81 m，地質勘察由深圳市勘察研究院有限公司完成。一個項目各單體對應不同層數、不同地質情況，采用不同基礎型式對其優化設計具有較高的經濟意義，本著科學合理、安全可靠、工期短、經濟性好的原則，本文分析了灌注樁、預應力管樁、筏板基礎三種基礎型式在項目的使用情況。

2 地質條件及基礎選型分析

根據《陽江恒大帝景詳勘工程巖土工程勘察報告》，場地土層由上至下的分布大致為：①素填土，厚度約0.8 m～3.5 m；②沙質粘性土，厚度約0 m～17 m；③全風化花崗巖，厚度約1.0 m～4.0 m；④強風化花崗巖，厚度約1.0 m～22 m；⑤中風化花崗巖，厚度約1.0 m～5.0 m；⑥微風化花崗巖。

本項目的場地沙質粘性土巖埋深北面淺，南面深，北面全風化巖層的面標高在6 m～11 m(絕對標高，以下同)，南面全風化巖層的面標高在5 m～7 m；整個場地強風化巖層標高比較平穩，除了局部有一塊埋深較淺的大孤石外，平均標高在-9 m～-14 m，綜合分析，塔樓及地下室底板面標高在8.3 m，場地的北面的21號、22號樓為8層公寓，可以采用天然基礎，以沙質粘性土為持力層，18號所處位置為一塊埋深淺的大孤石，因此以孤石為持力層，巖層性質為中風化花崗巖，由于預應力管樁難以進入中風化花崗巖層，所以采用灌注樁，其他樓棟采用預應力管樁基礎，以強風化花崗巖為持力層，預應力管樁廣泛適用于多層及高層建筑；場地北面的地下室可以采用天然基礎，以沙質粘性土為持力層，南面的地下室由于底板標高處存在素填土，素填土不適合作為持力層，因此采用預應力管樁，一柱一樁，以強風化花崗巖層為持力層，地下室的天然基礎和預應力管樁基礎部分的分界線，以地勘報告標示的沙質粘性土層標高為分界。

天然基礎的優點施工速度快，較經濟；預應力管樁的優點施工速度快，較經濟，成樁質量好；旋挖灌注樁的優點該樁型穿透能力強，可進入中風化花崗巖，為非擠土樁，同時樁徑大小可以根據所需承載力進行調整，單樁承載力高，缺點施工速度慢、工期長，造價高。21號、22號及部分地下室根據地質情況采用天然基礎，對項目造價具有良好的經濟意義，因為天然基礎比預應力管樁基礎造價低，這個會在本文后面做出詳細的分析比較。大部分樓棟采用預應力管樁符合經濟性及工期短的原則。

3 承載力特征值計算

在布置基礎前，需要計算基礎的承載力特征值，承載力特征值的計算是基礎設計的關鍵，主要包括了單樁豎向承載力特征值和天然基礎地基承載力調整兩部分。

3.1 單樁豎向承載力特征值計算

單樁承載力特征值的確定應符合有關規范要求，初步設計時，可按有關公式估算，設計取值時應結合本地區設計經驗。場地填土為新近填土，應考慮樁周負摩阻力對樁承載力的影響[1]，由于承臺底部為新近填土，不考慮承臺效應。

1)根據擬建場地的地質資料，摩擦樁的單樁豎向承載力特征值可按式(1)[1]進行計算:

Ra=qpaAp+u∑qsiaLi

(1)

式中參數見JGJ 94—2008建筑樁基技術規范5.3.5條。

2)樁端進入中、微風化巖層的嵌巖樁，單樁豎向承載力特征值可按式(2)[3]進行計算：

Ra=Rsa+Rra+Rpa

Rsa=u∑qsiali

Rra=upC2frshr

Rpa=C1frpAp

(2)

式中參數見DBJ 15—31—2016廣東省規《建筑地基基礎設計規范》第10.2.4節。

3)樁周土沉降可能引起樁側負摩阻力時，應根據工程具體情況考慮負摩阻力對樁基承載力和沉降的影響。樁周土沉降大于樁沉降時，出現一個中性點，中性點以上的側阻力可取為0，端承樁計算樁基承載力時，尚應考慮負摩阻力引起的下拉荷載，原理示意見圖1；當缺乏可參照的工程經驗時，可按下列規定驗算：

(3)

b.中性點以上單樁樁周第i層土負摩阻力標準值，可按式(4)[1]計算：

(4)

式中參數見JGJ 94—2008建筑樁基技術規范5.4.3條。

3.2 天然基礎地基承載力調整

當基礎寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時，從載荷試驗或其他原位測試、經驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按式(5)[2]修正：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

(5)

式中參數見GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范5.2.4條。

4 基礎設計分析

針對本場地巖層淺，地質變化較大的特點，整個項目選用3種基礎形式分別是灌注樁、預應力管樁、天然基礎。下面選取典型樓棟對基礎設計進行具體分析介紹，根據地勘資料把對應樓棟的勘探柱狀圖的土層分布匯總到表1。

表1 典型勘探孔地質情況表

1)以18號樓為例，樓層為16層，整個項目只有18號這棟采用了灌注樁，根據地勘資料，對應典型勘探孔點59孔，土層分布見表1，沙質粘性土層缺失，強風化、中風化巖層淺。樁頂標高6.9 m，到中風化巖層巖面深度4.4 m，如果采用預應力管樁，管樁施工進入不了中風化層，根據表2，按式(1)計算，直徑500管樁單樁承載力為1 290 kPa，取1 000 kPa，承載力不高，經濟性不強，并且樁長短，不大于4.4 m，施工容易斷樁。這種情況適合采用旋挖灌注樁，樁長按大于6 m控制，以中風化巖為持力層，入巖不少于1 m。根據表2，表3，按式(2)計算，直徑為800 mm,1 000 mm灌注樁單樁承載力特征值分別為5 440 kN，7 500 kN。分別取4 300 kN，6 500 kN，滿足設計要求。

表2 樁側摩阻力特征值qsa及端阻力特征值qpa建議值

表3 嵌巖樁樁基參數建議值

2)本項目大部分高層采用預應力管樁，在廣東西部地區，預應力管樁是常用的基礎形式，管樁采購方便，施工機械充足，施工速度快;較經濟。這里以9號樓為例分析，樓層為28層，樁頂標高6.27 m，根據地勘資料，對應典型勘探孔點45孔，土層分布見表1，強風化花崗巖巖層深，中風化花崗巖巖面標高-27.48 m，采用灌注樁不經濟，適合采用預應力管樁。根據表2，入強風化巖大于4 m，根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范5.4.3條，在不考慮降低地下水位的情況下，得到中性點以上負摩阻力150 kN,中性點以下單樁承載力特征值為2 242 kN，故單樁承載力特征值為2 242-150=2 092 kN，取為1 800 kN。

3)21號、22號及部分地下室采用了天然基礎，具體設計分析如下：

以21號樓為例，樓層為8層，筏板底標高7.60 m，對應80孔點土層如表1所示，采用天然基礎，根據地勘報告提供的沙質粘性土層地基承載力特征值為200 kPa，根據式(5)地基修正后承載力特征值253 kPa，取為200 kPa，持力層為第2層沙質粘性土。基礎采用平板式筏板基礎及局部加厚，筏板厚度0.7 m，局部加厚1.1 m，筏板面積846 m2，加厚面積203 m2，平均厚度0.8 m,按土方單價70元/m3，混凝土C35單價700元/m3，鋼筋綜合單價5 500元/t，筏板和加厚部分鋼筋按0.8%體積配筋率計算，筏板造價為75萬元。采用預應力管樁，筏板厚度0.35 m，面積846 m2，承臺厚度1.3 m，面積203 m2，平均厚度0.58 m，132根樁，平均樁長20 m，按300元/m，底板和承臺鋼筋按0.8%體積配筋率計算，承臺+底板+樁造價為132萬元。綜合考慮兩種結構方案，從材料造價上對比75萬元小于132萬元，平板式筏板基礎及局部加厚更經濟。

5 結語

通過對比分析得出，灌注樁和預應力管樁都是常用的基礎形式，應結合地質資料，根據實際地質考慮最優的樁基礎方案；天然基礎比樁基礎經濟性更好，兩者都可用的情況，首選天然基礎；地基承載力較低(120 kPa)地區，采用平板式筏板基礎在保證工程安全條件下，對比獨立基礎，取得了良好的經濟效益和社會效益。