上海香港新世界花園24號結構基礎設計

吳文學

1 工程概況

香港新世界花園位于上海市中山南路與制造局交會處西南區,其中24號樓為一棟公寓式辦公樓,地下 1層,地上21層,底層和標準層平面尺寸均為58.4 m×17.15 m,頂部兩層的北墻相對標準層收進5.3 m;地下室平面寬18.95 m,南側相對底層收進4.3 m,北側凸出6.1 m。層高分別為：地下室4.9 m,底層4.8 m,標準層3.2 m,主樓樓面標高69.1 m,采用鋼筋混凝土框架—剪力墻結構,樁筏基礎。

2 場地地質

建筑場地地質自上而下依次為：①填土;②粉質黏土;③淤泥質粉質黏土夾砂質粉土;④淤泥質黏土;⑤1-1粉質黏土;⑤1-2粉質黏土夾粘質粉土;⑤2粘質粉土夾粉質黏土;⑦粉砂;⑨粉細砂。

本場地天然地坪標高3.960 m,場地地下水屬潛水型,受大氣降水及地表徑流補給。上海市年平均高水位埋深0.5 m,低水位埋深為1.5 m,相應標高為3.46 m～2.46 m;承壓水主要有⑤2層中的微承壓含水層和深部第⑦層、第⑨層承壓含水層。對本工程有直接影響的是⑤2層中的微承壓水。

進行相應項目驗算時按不利原則考慮,分別采用高、低水位。

3 筏板厚度的確定

按常規樁筏基礎的設計,1.2 m板厚即可滿足沖切及實際受力的需要,為了提高結構抗傾覆的安全度,采取了增加基礎配重的構造措施,同時也加強了基礎整體性和剛性。經計算,在樁數和樁位布置相同時,板厚對Y方向偏心有較為明顯的改善。

4 地下室抗浮驗算

4.1 施工階段抗浮驗算

通過對施工階段的抗浮驗算,盡量利用結構自重來平衡水浮力,少設置抗拔樁,降低造價。結合所布置抗拔樁及結構施工樓層,確定停止降水時間以及降低投資的最優組合。

4.2 局部抗浮驗算

北側凸出6.1 m的局部地下室的自重不足以平衡水浮力,取最不利的一個開間,取該開間所對應的從屬面積的1.2倍水壓力標準值和該區域的重力荷載標準值的差值,確定該區域需設置直徑600,長31 m的抗拔樁。

5 樁基的設計

5.1 單樁承載力的確定

按《地基基礎設計規范》(上海市標準),根據土層條件由公式估算所得的單樁豎向承載力小于按樁身強度確定的單樁承載力設計值。為了充分利用樁身強度,提高單樁承載力設計值,降低造價,經綜合比較,決定采用樁端后注漿技術,提高樁端端阻力。

根據上海市工程勘察設計研究院多年積累的數據,建議沉降計算時采用沉降經驗系數ψs=0.4,按此經驗系數計算的樁基最大沉降為38 mm,有效地降低了對相鄰建筑物的影響。

樁端后注漿導管布置見圖1。

5.2 承壓樁數的初步確定

根據不利原則,取低水位對基礎進行承載力驗算,取標高2.46 m處水位計算地下室水浮力。扣除水浮力后,按恒載控制的組合初步確定樁數。

5.3 樁位的布置

為了減少差異化沉降,降低承臺內力和上部結構次生內力,在荷載分布較大的南面區域集中布置直徑850,長51 m的鉆孔灌注樁,而在荷載分布較小的區域布置直徑750,長51 m的鉆孔灌注樁,北側采用一柱一樁。這樣既有效地控制了上部結構荷載重心和樁群形心的距離,又減少了差異化沉降。樁位平面布置圖如圖2所示。

在進行沉降計算時,為保證計算結果的合理性,在模型中刪除了北面處于漂浮狀態的局部凸出的地下室,這樣結構計算模型才能滿足Mindlin(明德林)應力公式的假定。

5.4 邊樁效應驗算

一般情況下,布樁數量由豎向構件內力來控制,高層建筑中,水平力產生的整體彎矩對樁群的作用不容忽略。為了保證基礎設計的安全度,采用如下荷載效應組合對樁群進行驗算：

其中,G為重力荷載代表值;W為風荷載產生的傾覆彎矩標準值;E為地震水平力產生的傾覆彎矩標準值。

6 結語

1)局部凸出上部結構地下室的存在,由于地下室結構的非對稱性,在水浮力作用下,為結構的傾斜創造了有利條件。因此,應將抗浮樁盡量布置在地下室盡端,降低水浮力的不利影響。同時,在進行沉降計算以及基礎承載力計算時,應考慮水浮力對結構的貢獻。

2)通過樁底樁側后注漿固化沉渣(虛土)和泥皮,并加固樁底和樁周一定范圍的土體,大幅度提高了樁的承載力,增強了樁的質量和穩定性,減少樁基的沉降。

3)樁群整體受力的分析,提高了樁基設計的可靠度,加強了樁基抗風和抗震的能力。

[1]JGJ 94-2008,建筑樁基技術規范[S].

[2]DGJ 08-11-1999,地基基礎設計規范[S].

[3]DG/T J08-202-2007,鉆孔灌注樁施工規程[S].

[4]肖增有.鉆孔樁施工工藝[J].山西建筑,2008,34(9)：156-157.