陽(yáng)江恒大帝景項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

陳 澤 釗

(廣東 廣州 510000)

1 工程概況

恒大帝景項(xiàng)目場(chǎng)地位于廣東省陽(yáng)江市陽(yáng)東縣，本工程規(guī)劃用地面積約99 240 m2，總建筑面積約20萬(wàn)m2。擬建建筑物1號(hào)～11號(hào)、18號(hào)樓層數(shù)15層～30層，12號(hào)～17號(hào)、19號(hào)～22號(hào)樓7層～8層，場(chǎng)地設(shè)一層地下室。結(jié)構(gòu)體系采用框架及剪力墻結(jié)構(gòu)。本工程抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地基等級(jí)為乙級(jí)。本工程鉆孔孔口標(biāo)高6.12 m～13.81 m，地質(zhì)勘察由深圳市勘察研究院有限公司完成。一個(gè)項(xiàng)目各單體對(duì)應(yīng)不同層數(shù)、不同地質(zhì)情況，采用不同基礎(chǔ)型式對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)具有較高的經(jīng)濟(jì)意義，本著科學(xué)合理、安全可靠、工期短、經(jīng)濟(jì)性好的原則，本文分析了灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁、筏板基礎(chǔ)三種基礎(chǔ)型式在項(xiàng)目的使用情況。

2 地質(zhì)條件及基礎(chǔ)選型分析

根據(jù)《陽(yáng)江恒大帝景詳勘工程巖土工程勘察報(bào)告》，場(chǎng)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(zhì)粘性土，厚度約0 m～17 m；③全風(fēng)化花崗巖，厚度約1.0 m～4.0 m；④強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚度約1.0 m～22 m；⑤中風(fēng)化花崗巖，厚度約1.0 m～5.0 m；⑥微風(fēng)化花崗巖。

本項(xiàng)目的場(chǎng)地沙質(zhì)粘性土巖埋深北面淺，南面深，北面全風(fēng)化巖層的面標(biāo)高在6 m～11 m(絕對(duì)標(biāo)高，以下同)，南面全風(fēng)化巖層的面標(biāo)高在5 m～7 m；整個(gè)場(chǎng)地強(qiáng)風(fēng)化巖層標(biāo)高比較平穩(wěn)，除了局部有一塊埋深較淺的大孤石外，平均標(biāo)高在-9 m～-14 m，綜合分析，塔樓及地下室底板面標(biāo)高在8.3 m，場(chǎng)地的北面的21號(hào)、22號(hào)樓為8層公寓，可以采用天然基礎(chǔ)，以沙質(zhì)粘性土為持力層，18號(hào)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(zhì)為中風(fēng)化花崗巖，由于預(yù)應(yīng)力管樁難以進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層，所以采用灌注樁，其他樓棟采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為持力層，預(yù)應(yīng)力管樁廣泛適用于多層及高層建筑；場(chǎng)地北面的地下室可以采用天然基礎(chǔ)，以沙質(zhì)粘性土為持力層，南面的地下室由于底板標(biāo)高處存在素填土，素填土不適合作為持力層，因此采用預(yù)應(yīng)力管樁，一柱一樁，以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層為持力層，地下室的天然基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)部分的分界線，以地勘報(bào)告標(biāo)示的沙質(zhì)粘性土層標(biāo)高為分界。

天然基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)施工速度快，較經(jīng)濟(jì)；預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)點(diǎn)施工速度快，較經(jīng)濟(jì)，成樁質(zhì)量好；旋挖灌注樁的優(yōu)點(diǎn)該樁型穿透能力強(qiáng)，可進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖，為非擠土樁，同時(shí)樁徑大小可以根據(jù)所需承載力進(jìn)行調(diào)整，單樁承載力高，缺點(diǎn)施工速度慢、工期長(zhǎng)，造價(jià)高。21號(hào)、22號(hào)及部分地下室根據(jù)地質(zhì)情況采用天然基礎(chǔ)，對(duì)項(xiàng)目造價(jià)具有良好的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)樘烊换A(chǔ)比預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)造價(jià)低，這個(gè)會(huì)在本文后面做出詳細(xì)的分析比較。大部分樓棟采用預(yù)應(yīng)力管樁符合經(jīng)濟(jì)性及工期短的原則。

3 承載力特征值計(jì)算

在布置基礎(chǔ)前，需要計(jì)算基礎(chǔ)的承載力特征值，承載力特征值的計(jì)算是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，主要包括了單樁豎向承載力特征值和天然基礎(chǔ)地基承載力調(diào)整兩部分。

3.1 單樁豎向承載力特征值計(jì)算

單樁承載力特征值的確定應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按有關(guān)公式估算，設(shè)計(jì)取值時(shí)應(yīng)結(jié)合本地區(qū)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。場(chǎng)地填土為新近填土，應(yīng)考慮樁周負(fù)摩阻力對(duì)樁承載力的影響[1]，由于承臺(tái)底部為新近填土，不考慮承臺(tái)效應(yīng)。

1)根據(jù)擬建場(chǎng)地的地質(zhì)資料，摩擦樁的單樁豎向承載力特征值可按式(1)[1]進(jìn)行計(jì)算:

Ra=qpaAp+u∑qsiaLi

(1)

式中參數(shù)見(jiàn)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.3.5條。

2)樁端進(jìn)入中、微風(fēng)化巖層的嵌巖樁，單樁豎向承載力特征值可按式(2)[3]進(jìn)行計(jì)算：

Ra=Rsa+Rra+Rpa

Rsa=u∑qsiali

Rra=upC2frshr

Rpa=C1frpAp

(2)

式中參數(shù)見(jiàn)DBJ 15—31—2016廣東省規(guī)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第10.2.4節(jié)。

3)樁周土沉降可能引起樁側(cè)負(fù)摩阻力時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程具體情況考慮負(fù)摩阻力對(duì)樁基承載力和沉降的影響。樁周土沉降大于樁沉降時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)中性點(diǎn)，中性點(diǎn)以上的側(cè)阻力可取為0，端承樁計(jì)算樁基承載力時(shí)，尚應(yīng)考慮負(fù)摩阻力引起的下拉荷載，原理示意見(jiàn)圖1；當(dāng)缺乏可參照的工程經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按下列規(guī)定驗(yàn)算：

(3)

b.中性點(diǎn)以上單樁樁周第i層土負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值，可按式(4)[1]計(jì)算：

(4)

式中參數(shù)見(jiàn)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.4.3條。

3.2 天然基礎(chǔ)地基承載力調(diào)整

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按式(5)[2]修正：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

(5)

式中參數(shù)見(jiàn)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.4條。

4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析

針對(duì)本場(chǎng)地巖層淺，地質(zhì)變化較大的特點(diǎn)，整個(gè)項(xiàng)目選用3種基礎(chǔ)形式分別是灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁、天然基礎(chǔ)。下面選取典型樓棟對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析介紹，根據(jù)地勘資料把對(duì)應(yīng)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(zhì)情況表

1)以18號(hào)樓為例，樓層為16層，整個(gè)項(xiàng)目只有18號(hào)這棟采用了灌注樁，根據(jù)地勘資料，對(duì)應(yīng)典型勘探孔點(diǎn)59孔，土層分布見(jiàn)表1，沙質(zhì)粘性土層缺失，強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖層淺。樁頂標(biāo)高6.9 m，到中風(fēng)化巖層巖面深度4.4 m，如果采用預(yù)應(yīng)力管樁，管樁施工進(jìn)入不了中風(fēng)化層，根據(jù)表2，按式(1)計(jì)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(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，并且樁長(zhǎng)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(zhǎng)按大于6 m控制，以中風(fēng)化巖為持力層，入巖不少于1 m。根據(jù)表2，表3，按式(2)計(jì)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(shè)計(jì)要求。

表2 樁側(cè)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(shù)建議值

2)本項(xiàng)目大部分高層采用預(yù)應(yīng)力管樁，在廣東西部地區(qū)，預(yù)應(yīng)力管樁是常用的基礎(chǔ)形式，管樁采購(gòu)方便，施工機(jī)械充足，施工速度快;較經(jīng)濟(jì)。這里以9號(hào)樓為例分析，樓層為28層，樁頂標(biāo)高6.27 m，根據(jù)地勘資料，對(duì)應(yīng)典型勘探孔點(diǎn)45孔，土層分布見(jiàn)表1，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖層深，中風(fēng)化花崗巖巖面標(biāo)高-27.48 m，采用灌注樁不經(jīng)濟(jì)，適合采用預(yù)應(yīng)力管樁。根據(jù)表2，入強(qiáng)風(fēng)化巖大于4 m，根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.4.3條，在不考慮降低地下水位的情況下，得到中性點(diǎn)以上負(fù)摩阻力150 kN,中性點(diǎn)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(hào)、22號(hào)及部分地下室采用了天然基礎(chǔ)，具體設(shè)計(jì)分析如下：

以21號(hào)樓為例，樓層為8層，筏板底標(biāo)高7.60 m，對(duì)應(yīng)80孔點(diǎn)土層如表1所示，采用天然基礎(chǔ)，根據(jù)地勘報(bào)告提供的沙質(zhì)粘性土層地基承載力特征值為200 kPa，根據(jù)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(zhì)粘性土。基礎(chǔ)采用平板式筏板基礎(chǔ)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(jià)70元/m3，混凝土C35單價(jià)700元/m3，鋼筋綜合單價(jià)5 500元/t，筏板和加厚部分鋼筋按0.8%體積配筋率計(jì)算，筏板造價(jià)為75萬(wàn)元。采用預(yù)應(yīng)力管樁，筏板厚度0.35 m，面積846 m2，承臺(tái)厚度1.3 m，面積203 m2，平均厚度0.58 m，132根樁，平均樁長(zhǎng)20 m，按300元/m，底板和承臺(tái)鋼筋按0.8%體積配筋率計(jì)算，承臺(tái)+底板+樁造價(jià)為132萬(wàn)元。綜合考慮兩種結(jié)構(gòu)方案，從材料造價(jià)上對(duì)比75萬(wàn)元小于132萬(wàn)元，平板式筏板基礎(chǔ)及局部加厚更經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)比分析得出，灌注樁和預(yù)應(yīng)力管樁都是常用的基礎(chǔ)形式，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)考慮最優(yōu)的樁基礎(chǔ)方案；天然基礎(chǔ)比樁基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性更好，兩者都可用的情況，首選天然基礎(chǔ)；地基承載力較低(120 kPa)地區(qū)，采用平板式筏板基礎(chǔ)在保證工程安全條件下，對(duì)比獨(dú)立基礎(chǔ)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。