安徽滁州某高層樁基分析及基礎設計

周華軍 （悉地國際設計顧問（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及商業樓組成，本次設計2棟高層（13號樓及16號樓）及2層商業裙房組成，在塔樓及商業裙房地下設有2層地下室。其中16號樓地上20層，結構總高度94.950m；13號樓地上19層，結構總高度90.150m，地下室埋深為7.9m；2棟塔樓底部與商業裙房相連形成大底盤雙塔結構，地下室頂板為上部結構嵌固端。塔樓采用框架核心筒結構，商業及地下采用框架結構。

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

2 地質概況

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。根據勘察資料，場地土主要由粘性土構成，勘探深度內地基土由第①層雜填土、第②層粉質粘土、第③層粘土、第④層強風化粉砂質泥巖、第⑤層中風化粉砂質泥巖組成。各土層物理力學指標參數見表1，建筑±0.000相對于絕對標高35.650m，抗地下室抗浮水位取室外地坪面以下0.8m。

各土層物理力學指標參數表 表1

3 樁型選擇

樁型選擇主要由上部結構類型、荷載、場地及地質情況、周邊環境和樁基施工可行性等因素決定，由于周邊無居民和學校，樁基礎施工對環境無不良影響。根據地質土層剖面情況，綜合上部結構荷載及地區工程經驗，13#、16#號樓選用樁基礎，第4層強風化粉砂質泥巖層（c）頂標高在21.55m～26.40m之間，層厚1.5m～4.5m，由于第4層標貫擊數平均值為45，如果采用預制樁，選用第⑤層中風化粉砂質泥巖作為樁端持力層，沉樁穿透第4層很難，不滿足樁基設計的要求，采用預制樁不可行。

根據場地工程地質條件，選用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁基礎進行對比，樁端持力層選用第⑤層中風化粉砂質泥巖。樁設計參數見表2。

選用鉆孔灌注樁，取土層3-3剖面18#孔計算，以第5層中風化泥質粉砂巖為樁端持力層，樁端進入持力層約1.5m，單樁豎向抗壓承載力特征值估算值見表3；16號樓計算單塔底層 D+L荷載標準值382000kN左右，單根柱最大柱底反力標準值17000kN，假設采用1m樁徑灌注樁，塔樓范圍（34.2m×27.9m）內需滿堂布樁，根據底層內力計算單塔范圍需160根樁，基礎需外擴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，進入第5層沉樁很困難，鉆頭磨損嚴重，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，同時樁直徑也同時加大，樁間距也相應增加1.5倍，計算單塔范圍需90根樁，以上出現的問題仍然同樣存在。

樁基礎設計參數表 表2

估算單樁豎向抗壓承載力特征值 表3

如做鉆孔灌注樁擴底，需要穿越3.2m～4.5m厚第4層強風化粉砂巖層，再進行樁端擴底，一般施工機械將無法完成、采用特殊施工機械就位、施工泥漿排放困難，施工難度難以控制，且鉆孔擴底灌注樁施工過程中很難保證擴大頭的施工質量。本項目工程量比較大，假設采用1.5m鉆孔灌注樁，按單塔范圍基礎90根樁計算，兩幢塔樓會產生約10000m3的泥漿排放，泥漿排放量較大對環境污染大，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，結合場地未見粉砂細砂層及淤泥，無流沙可能，施工風險較小，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，其物理力學性質較好，成孔容易，先取土后挖樁，干作業人工挖孔灌注樁施工質量有保障，采用人工挖孔擴底樁是可行的。由于市建委相關規定，禁止使用人工挖孔樁，如果選用應向建設主管部門提出人工挖孔樁施工申請，并對樁基施工安全可行性進行專家論證。同時樁基施工應選擇有資質有經驗的施工隊伍，并編制專項施工方案。

4 基礎設計

本工程地基基礎設計等級為甲級，塔樓擬采用樁筏基礎，公寓荷載較大根據沖（剪）切計算底板厚度取1.5m，商業裙樓擬采用柱墩加防水板基礎，基礎持力層為第4層強風化粉砂質泥巖，地基承載力特征值為350KPa，局部基底設計標高未見持力層,用C15毛石混凝土回填至設計基底標高，防水板厚度根據水浮力工況及配筋量等綜合取0.6m，根據計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置抗浮錨桿。塔樓與商業裙樓連為一體，為解決施工階段差異沉降，避免筏板產生過大的應力差，在相連裙房一側設有沉降后澆帶，此后澆帶須待主樓結構封頂且沉降穩定后封堵。

采用YJKS1.9.1（盈建科）基礎設計軟件進行整體計算分析，計算模型采用彈性地基梁板，考慮上部結構剛度影響，按天然地基，常規樁基算法計算（不考慮土分擔荷載），以塔樓區域基樁布置為例，由YJK整體計算得到標準組合下的平均樁頂反力為17616kN，最大樁頂反力為20061kN，均滿足樁規樁基豎向承載力的要求。塔樓以外及裙房地下室區域，上部結構荷載較小，采用柱下獨基，以第4層強風化粉砂質泥巖作為基礎持力層，地基承載力未進行修正（地規要求承載力修正僅從室內地面標高算起較小），獨基尺寸、厚度及配率均能滿足設計的要求。

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

5 結論

綜上所述，塔樓采用人工挖孔樁能有效提高基樁承載力，減小基礎沉降。最終從樁基完成檢測數據報告顯示，均滿足樁基設計承載力的要求。基礎設計塔樓采用樁筏基礎，筏板厚度由筒體與框架處抗沖（剪）切承載力控制，商業裙樓采用柱墩加防水板基礎，局部防水板抗浮不足設置抗浮錨桿，防水板厚度根據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底板的整體彎曲變形影響。