大底盤雙塔樓整體基礎沉降控制

吳榮

摘要：對于大底盤多塔樓建筑的整體基礎設計，由于上部各塔樓豎向荷載分布的不均勻，在基礎范圍內形成應力差異很大的多個區域，如果塔樓結構布置與層數差別大，則基礎不均勻應力區域分布更加明顯。基礎設計時控制建筑物的總體沉降、變形協調和整體傾斜等變形指標滿足規范及使用要求，需要精心計算，搜集鄰近類似建筑的長期沉降觀測資料，通過合理布樁、設置沉降后澆帶等技術措施予以解決。

關鍵詞：大底盤;塔樓;樁基礎;沉降后澆帶

1引言

由于建筑功能上的使用要求和地下建筑施工方面的要求，目前采用大底盤多塔樓形式的建筑結構普遍地下部分不分縫，按整體基礎設計，而計算軟件發展的日益成熟也為這樣的設計提供了必要的技術支持。在大底盤的整體基礎設計中，如何解決地基基礎不均勻變形是設計需重點考慮的問題。各類工程的結構布置與荷載分布有不同的特點，需要從工程本身的特點出發，采取針對工程特點的技術措施來解決地基基礎不均勻變形問題，使之滿足規范及使用要求。本文論述的建筑為兩個塔樓（一高層塔、一多層塔）合用整體基礎，荷載分布差異很大，在此對設計過程中如何進行差異沉降的控制進行總結。

2工程實例

2.1工程概況

江蘇稅友軟件科技有限公司投資的南方產業基地項目一期工程位于揚州市維揚區揚子江北路西側，新甘泉路南側，其中1#辦公樓建筑面積30450平米，上部主體19層，1、2層層高分別為5.1m、4.8m，以上各層層高均為3.9m，建筑總高度76.65米，框架-剪力墻結構，框架與剪力墻的抗震等級均為二級;2#辦公樓建筑面積5747平米，上部主體3層，底層層高為5.1m，以上各層層高分別為4.8、3.9m，建筑總高度14.25米，框架結構，抗震等級為三級;1#樓與2#樓上部結構各自獨立，1#樓主樓區域的地下室結構高度4.4m，1#樓主樓范圍以外的地下室結構高度3.9m，地下室連為一體，平時用途為地下汽車停車庫，戰時為二等人員掩蔽部，共三個防護單元，另設移動電站。地下室建筑面積7965.5平米。

建筑結構安全等級為II級，設計使用年限50年。揚州地區的50年一遇的基本風壓0.4KN/m2，基本雪壓0.35KN/m2。工程抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為7度，基本地震加速度0.15g，地震分組為第一組，場地類別為II～III類。基礎設計等級為甲級，樁基安全等級為二級。

2.2工程地質情況及基礎選型

工程建設場地位于揚子地層區東部，基底由中元古界海州群及張八嶺群區域變質巖系組成，中生代地層發育較齊全，上第三系也有分布，第四系以沖積相三角洲相為主。最大鉆探深度50米，土層自上而下劃分為7個土層，其中地下室底板埋置標高位于第③層粘土，③層粘土，中壓縮性，力學強度較高，④層粉質粘土，中壓縮性，可塑，力學強度一般，但③層

埋藏較淺，有效樁長短，不適合作為樁端持力層;⑤層硬塑～可塑粘土，

力學強度高，以及其下分布的⑥粘土、⑦粉質粘土層分布均較穩定，厚度較大，均滿足作為樁端持力層的要求。第⑥層粘土力學性能較好，其樁端極限端阻力標準值qpk為1500kPa，其下沒有軟弱下臥層，以第6層土為持力層時樁長達到22米以上，經估算能滿足1#樓高層下抗壓樁的受力要求。根據地質條件及建模試算結果，樁型選擇鉆孔灌注樁。

考慮1#2#兩塔樓及純地下室的荷載與結構形式差別很大，為控制1#樓高層在較大基底荷載作用下的沉降盡量與2#樓多層以及純地下室相接近，同時考慮到該工程所處場地的土層均為老粘土，且分布均勻，因此初定整體基礎各部分的樁長、布置如下：

A、1#樓筏板范圍內核心筒剪力墻以及南側角部剪力墻下采用直徑D=800mm的樁，樁長26m，持力層為⑥層土，端承摩擦抗壓樁，單樁豎向

承載力特征值為3000KN;

1#樓筏板范圍內其余部分采用直徑D=800mm的樁，樁長22m，持力層為⑥層土，端承摩擦抗壓樁，單樁豎向承載力特征值為2500KN;

B、純地下室范圍內采用直徑D=800mm的樁，樁長16m，持力層為⑥層土，端承摩擦抗拔樁，單樁抗拔承載力特征值1150KN。

基礎形式采用：

1#樓采用樁筏基礎;

2#樓及地下室采用梁板式筏板基礎。

基礎平面布置簡圖見附圖。

對多層建筑的統計數據，對本工程的參考意義有限;PKPM程序提供了設置后澆帶的整體基礎的算法的技術支持，其問題在于計算結果是否符合各地方的實際情況，畢竟全國各地的地質條件千差萬別，程序計算的結果也僅作為設計決策的參考數據，初步確定封閉后澆帶的時間，而在施工過程中實測沉降數據的積累才是最終做出決策的可靠依據。

根據計算結果分析是否滿足規范要求：

（1）平均沉降量：該工程所處場地的土層均為老粘土，且分布均勻，同時高層部分采用樁筏基礎，因此平均沉降量很容易滿足規范要求;

（2）整體傾斜：1#主樓沉降量雖然比較大，但沉降量對稱分布，傾斜并不明顯，X方向傾斜率為0.72‰，Y方向傾斜率為1.02‰;2#主樓沉降

量絕對值小，其差值也不大，X方向傾斜率為0.23‰，Y方向傾斜率為0.12‰;均小于規范限值。

（3）相鄰柱基沉降差：1#樓周邊的柱（墻）與相鄰的2#樓及純地下室部分的沉降差不能滿足規范要求，而樓內相鄰的墻柱之間的沉降差基本

能滿足要求;2#樓樓內柱之間及周邊柱與相鄰的純地下室部分的沉降差均能滿足要求。

可見：問題主要在于1#樓墻柱沉降比較大，與周邊相鄰的2#樓及純地下室的墻柱沉降有陡變，其差值大于規范限值。這是建筑的總體布局形成

的缺陷，通過調整布樁已經無法解決。如不采取其他的措施，這樣的變形差異將使結構相應部位產生附加應力，造成結構的開裂破壞。

2.4設計措施與論證

解決上述問題目前較多采用的是設置沉降后澆帶的方法，其目的在于讓主樓大部分沉降在后澆帶封閉前獨立完成，以降低主樓與裙房（或其他

沉降較小的建筑）之間的沉降差，使差異沉降控制在可以接受的程度。根據1#樓結構平面布置的情況分析確定采用沉降后澆帶的方法可行，

這樣就需要補充計算：在后澆帶封閉前按照主體結構（含填充墻體砌筑）已經施工完畢考慮，主樓獨立完成的沉降量有多少。基礎設計規范給出了多層建筑物在不同土質條件下施工期間完成的沉降量的大致范圍，因其是