廣州蘿崗某高層項目基礎(chǔ)選型與設(shè)計

■馮志鑌，劉雪兵 ■廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東 廣州 510370

項目位于廣州蘿崗，分Ⅳ區(qū)進(jìn)行建設(shè)。建筑總面積約42萬m2，包括25棟22～31層的高層住宅以及3層的幼兒園、3層商業(yè)裙房，地下停車場整體為一層，局部2層。其中II區(qū)地塊，總規(guī)劃面積32283．00㎡，擬建建筑物9棟(C1-C9)住宅樓、1所幼兒園及1棟活動中心。

1 地質(zhì)條件

Ⅱ區(qū)地塊《巖土工程勘察報告》中指出:Ⅱ區(qū)場中部為剝蝕殘丘，東南部和西北部為沖洪積平原，場區(qū)中部為較高殘丘，兩側(cè)較低為低谷，屬山前沖積平原。本區(qū)(Ⅱ區(qū))位于東側(cè)之山前沖積平原。

2 基礎(chǔ)選型

2．1 基礎(chǔ)選型考慮因素

(1)依據(jù)工程與水文地質(zhì)報告提供的資料，結(jié)合地質(zhì)水文條件，參考報告提供的基礎(chǔ)設(shè)計類型進(jìn)行選型;(2)基礎(chǔ)選型應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗與具體情況，應(yīng)考慮工期長短，施工隊的裝備與技術(shù)水平，開挖土方，基坑支護(hù)，新建基礎(chǔ)對附近原有舊建筑的影響等因素以及總的經(jīng)濟(jì)型，而不僅僅考慮結(jié)構(gòu)專業(yè)上所需要用到的鋼筋與混凝土用量;(3)基礎(chǔ)選型應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的平面布置，以及計算后上部結(jié)構(gòu)傳遞下來的荷載大小、分布，考慮。

2．2 本工程基礎(chǔ)選型

2．2．1 三個方案經(jīng)濟(jì)性對比

根據(jù)基礎(chǔ)選型考慮因素并且由地質(zhì)勘查報告資料計算得出如下結(jié)論:(1)方案一，基礎(chǔ)全部做成預(yù)應(yīng)力管樁時，經(jīng)過全部預(yù)應(yīng)力管樁造價和三個方案的工期，計算得出總造價為23，965，200元，工期共95天。(2)方案二，基礎(chǔ)全部做成沖孔灌注樁時，通過承載力置換原則:單樁承臺=1根800灌注樁，2或3樁承臺=1根1000灌注樁，2或3樁承臺=1根1000灌注樁，4樁承臺=1根1200灌注樁。全部預(yù)應(yīng)力管樁造價計算置換成全部預(yù)應(yīng)力灌注樁樁造價和三個方案的工期，計算得出總造價為37，229，445元，工期共133天。(3)方案三，根據(jù)地質(zhì)報告因地制宜:①3層的幼兒園、3層商業(yè)裙房處采用預(yù)應(yīng)力管樁;②地質(zhì)條件較好的純地下室區(qū)域，采用筏板基礎(chǔ);③C4C5兩棟塔樓(9棟里最低的兩棟)采用了預(yù)應(yīng)力管樁，其余7棟采用預(yù)應(yīng)力灌注樁。部分預(yù)應(yīng)力管樁，部分預(yù)應(yīng)力灌注樁造價計算得出總造價為33，970，920元。工期共126天。通過三個方案對比，可知道方案一造價最低，工期最短;方案二造價最高，工期最長;而方案三造價與工期都居中。按實際情況基礎(chǔ)選型取方案三，考慮因素如下:①天然基礎(chǔ)一般應(yīng)用于多層框架結(jié)構(gòu)，地質(zhì)土條件好，承載力高，變形小的土層。而本工程的3層的幼兒園、3層商業(yè)裙房處地質(zhì)條件差，地下多為淤泥質(zhì)土，天然地基承載力小，若選用獨立基礎(chǔ)則基礎(chǔ)面積需要做很大，埋深較深，開挖土方較大，變形較大，沉降不均勻，選用天然礎(chǔ)不經(jīng)濟(jì)，因此選用了預(yù)應(yīng)力管樁。②地質(zhì)條件較好的純地下室區(qū)域，采用筏板基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)粘土層及全風(fēng)化花崗巖，持力層地基承載力特征值經(jīng)過深度修正后不小于200kPa。③地下停車場整體為一層，局部2層。高層住宅地面以上建筑物最大總高度為97米，部分建筑框支剪力墻結(jié)構(gòu)，部分建筑采用剪力墻結(jié)構(gòu)。有兩棟25層的塔樓C4與C5(9棟里最低的兩棟)下面采用了預(yù)應(yīng)力管樁，在地質(zhì)報告揭露孤石較少區(qū)域采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。由于地基上部承載力不高，上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷載較大，在其余7棟住宅塔樓區(qū)域采用沖孔灌注。

3 基礎(chǔ)設(shè)計遇到孤石問題

場地內(nèi)共有9個鉆孔揭露到孤石，從本次鉆探揭露孤石看，孤石厚度不一，埋藏深度不一。球狀風(fēng)化(孤石)，為花崗巖地區(qū)的特征。根據(jù)花崗巖地區(qū)有關(guān)的地質(zhì)資料，球狀風(fēng)化體的分布無規(guī)律可循，因些本次勘察也不能說明場地內(nèi)的其它點位不存在球狀風(fēng)化體。在探測中顯示孤石有0．4～3．5m厚，硬度很大，施工時難免遇上，往往對管樁的施工帶來一定困難，所以樁基礎(chǔ)設(shè)計要面臨如何處理孤石這問題。在施工過程中，應(yīng)做好沖孔灌注樁與預(yù)應(yīng)力管樁的打入土中尺寸記錄，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁進(jìn)入土中尺寸相比原先進(jìn)入速度突然減緩下來，應(yīng)馬上取出土渣，進(jìn)行與地質(zhì)勘查時的資料的對比分析，倘若發(fā)現(xiàn)在較軟弱的土層里面存在弱風(fēng)化，微風(fēng)化，中風(fēng)化的花崗巖，那么就認(rèn)為有孤石或夾層的存在。由于施工條件限制，本工程采取常規(guī)的沖進(jìn)去方法，而非采取鉆孔爆破方法處理。常規(guī)的沖進(jìn)去方法只能夠打穿較薄的孤石，穿越后應(yīng)該檢查鉆頭，是否要修補，再進(jìn)行下個鉆孔灌注樁。對于無法穿過或者打樁打偏，打到斷樁的，必須進(jìn)行補樁。

對于厚度大的孤石，無法穿過去的，我們把樁打進(jìn)孤石1m(1d-3d且大于0．5m)，停止打樁。計算有孤石時樁的豎向極限承載力，當(dāng)孤石較小時要求樁端穿過孤石到達(dá)持力層，若無法穿越孤石時，至少把樁打進(jìn)孤石1m，且持力層按孤石所在層的下層(相比孤石所在層承載力低)的土層作為持力層計算樁端承載力，若承載力滿足要求，則可以，不滿足則須進(jìn)行補樁處理。本工程考慮地質(zhì)勘查報告分析地質(zhì)C4C5棟下部探明孤石分布較少，按管樁經(jīng)行設(shè)計。但是實際情況是C4C5經(jīng)行打樁時遇到較多的孤石，出現(xiàn)較多的管樁打斷情況，需要進(jìn)行補樁設(shè)計。C4C5兩棟塔樓下預(yù)應(yīng)力管樁補樁圖，云線圈住部分為補樁部分，一共補樁21根，補樁數(shù)量較多。

4 基礎(chǔ)沉降計算及沉降差異的處理

4．1 非塔樓部分嵌巖樁沉降計算

(1)樁身直徑為800mm，樁中心距大于6d，按照廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(10．2．12-2)條，計算出 S1，S2，S 值:

S1=(4300/502400)*40000/31．5/0．9=12．786mm

S2=0．9*800*(4300/502400)*0．35/3．15=0．684mm

S=S1+S2=12．786+0．684=13．47mm ＜200mm，滿足規(guī)范高層建筑平均沉降量要求。

(2)同理得樁身直徑為1000mm的沉降量S=13．807mm＜200mm，滿足規(guī)范高層建筑平均沉降量要求。

(3)同理得樁身直徑為1200mm的沉降量S=13．849mm＜200mm，滿足規(guī)范高層建筑平均沉降量要求。

4．2 塔樓部分筏板基礎(chǔ)沉降計算

筏板厚度取500mm進(jìn)行筏板基礎(chǔ)沉降計算。由PKPM中的JCCAD計算筏板最大沉降量為18mm＜200mm，滿足規(guī)范高層建筑平均沉降量要求。對比沉降量可知道，非塔樓部分嵌巖樁沉降平均量為13mm，而塔樓部分筏板基礎(chǔ)沉降約為18mm，兩者沉降差為5mm，5/L＜0．025mm，滿足高層建筑整體傾斜控制要求。

4．3 沉降差異的處理

地基變形在高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計中，往往要比承載力更重要。而變形的重點在于主樓基礎(chǔ)跟裙房基礎(chǔ)或者是地下室基礎(chǔ)的變形差異處理，應(yīng)盡量減少沉降差異。本工程回遷區(qū)均采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，地質(zhì)條件好的非塔樓范圍地下室采用天然基礎(chǔ)。為預(yù)防地基不均勻沉降，結(jié)構(gòu)設(shè)計在純地下室與主樓相鄰跨設(shè)置沉降后澆帶，待塔樓結(jié)構(gòu)施工封頂后一個月方可封閉。

5 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合地質(zhì)勘測報告，通過結(jié)構(gòu)的概念分析，進(jìn)行基礎(chǔ)選型。兩棟塔樓下部采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，實際施工中該塔樓范圍內(nèi)出現(xiàn)較多的孤石，造成斷樁，補樁情況。并且該柱底采用多樁承臺而未采用樁筏基礎(chǔ)，造成施工中出現(xiàn)的斷樁無法補樁的情況。建議以后有類似工程，盡量采用灌注樁基礎(chǔ)，若綜合其他因素必須采用管樁。也應(yīng)該采用樁筏基礎(chǔ)，以便后期施工中出現(xiàn)斷樁時方便補樁處理。

［1］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2011)［M］．中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［2］李國勝．多高層建筑基礎(chǔ)及地下室結(jié)構(gòu)-附實例．［M］．中國建筑工業(yè)出版社，2011．