某高層辦公樓基礎(chǔ)方案比選

劉慶剛

【摘要】廣州某高層辦公建筑，主樓地上27層，建筑高度約為123.5米，副樓地上12層，建筑高度約為56米，均為高層商務(wù)辦公樓，裙房3層，建筑高度約為20米，地下3層，項(xiàng)目所在地為坡地，巖面坡度較大，存在大量孤石，塔樓與純地下室沉降差大。基于以上特點(diǎn)本文主要介紹坡地地區(qū)基礎(chǔ)選型設(shè)計(jì)流程及對基礎(chǔ)的沉降控制，對工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行簡要說明，供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)比較;可行性;坡地;孤石

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.039

1、工程概況

該項(xiàng)目地塊位于廣州黃埔區(qū)，北側(cè)為開泰大道，西側(cè)為攬?jiān)侣贰|側(cè)為天泰二路、南側(cè)為天豐路（廣東省電力設(shè)計(jì)研究院）。開泰大道下有廣州地鐵21號線通過。本工程用地面積為10726.41平方米，總建筑面積為82574.05平方米。

建設(shè)內(nèi)容包含：高層商務(wù)辦公樓（主樓）（27層）、高層商務(wù)辦公樓（副樓）（12層）、商業(yè)裙樓（3層）。采用框架、框架剪力墻及框架核心筒結(jié)構(gòu)。整體概況如圖1所示。

2、場地概況

2.1 場地條件

場區(qū)的抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，建筑場地類別為II類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

建筑物室外地坪標(biāo)高±0.00為36.2m，現(xiàn)狀地形北、東側(cè)低。基坑開挖深度為15m。

抗浮設(shè)防水位標(biāo)高根據(jù)地基勘察報(bào)告按室外地坪標(biāo)考慮。

2.2 土層條件

場地巖土層情況自上而下可分為：人工填土層（Qml）、坡積層（Q4dl）、殘積層（Qel）和燕山二期花崗巖 （ηγy2）花崗巖等4大成因?qū)印?/p>

本建筑場地本次鉆探深度范圍內(nèi)35個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)孤石，孤石發(fā)育率87.5%，單孔呈單層或多層形式、形狀發(fā)育，孤石風(fēng)化不均勻呈中風(fēng)化巖狀、微風(fēng)化巖狀，在沒有鉆孔控制的部位也有可能發(fā)育孤石的可能，樁基礎(chǔ)施工時(shí)孤石難以穿過或造成斷樁、卡鉆等。

3、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路

3.1.1 地質(zhì)特點(diǎn)

持力層巖面坡度大，場地存在大量孤石。

3.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及處理方法

副樓為12層商務(wù)辦公樓，總重量較大，根據(jù)地勘地下室底板標(biāo)高位置大部分處于強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，若以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為基礎(chǔ)持力層，承載力過低，即直接采用天然基礎(chǔ)無法滿足設(shè)計(jì)要求，解決方法：a、尋找更好的基礎(chǔ)持力層，即向下以微風(fēng)化花崗巖作為基礎(chǔ)持力層，相應(yīng)的基礎(chǔ)形式采用灌注樁基礎(chǔ)。b、提高強(qiáng)風(fēng)化花崗巖持力層的承載力，即采用水泥土攪拌樁（cfg）進(jìn)行地基處理。

主樓為27層商務(wù)辦公樓，總重量較大，根據(jù)地勘地下室底板標(biāo)高位置大部分處于微風(fēng)化花崗巖，若以微風(fēng)化花崗巖為基礎(chǔ)持力層，承載力較高，直接采用天然基礎(chǔ)可以滿足設(shè)計(jì)要求。

地下室部分，荷載較小，相對的持力層承載力可以滿足規(guī)范要求。

3.1.3 需要注意的問題及處理方法

通過以上分析結(jié)構(gòu)主樓、副樓、地下室的大部分區(qū)域基礎(chǔ)形式基本得要確認(rèn)，但仍有一些問題需提出：

（1）持力層微風(fēng)化花崗巖巖面變化大，基礎(chǔ)形式及作用范圍需進(jìn)一步確認(rèn)，應(yīng)對措施，要求所有豎向構(gòu)件下至少做一組超前鉆，已明確持力層及基礎(chǔ)形式。

（2）對場地中存在的大量孤石，若采用灌注樁基礎(chǔ)，需加長灌注樁下超前鉆長度，要求在樁底以下5倍樁徑及8m范圍內(nèi)有完整穩(wěn)定的持力層，嚴(yán)禁將孤石判定為孤石。

通過以上的分析，本項(xiàng)目擬采用兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：A、灌注樁基礎(chǔ)+天然基礎(chǔ)+防水板。B、天然基礎(chǔ)+cfg地基處理+防水板。

3.2 方案簡介

3.2.1 方案1（灌注樁基礎(chǔ)+天然基礎(chǔ)+防水板）

副樓、相應(yīng)部分地下室采用灌注樁基礎(chǔ)，樁徑0.8m～2.0m，混凝土強(qiáng)度等級C40，樁長10～30m，根據(jù)地質(zhì)資料，樁端持力巖層為微風(fēng)化巖，樁端巖層的巖樣天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度不小于50MPa。單樁豎向抗壓承載力特征值4900～36000KN，單樁豎向抗拔承載力特征值1500～6300KN，樁間距不小于2.5d。

主樓、相應(yīng)部分地下室采用天然基礎(chǔ)。

灌注樁基礎(chǔ)+天然基礎(chǔ)+防水板布置如圖2：

方案特點(diǎn)：

1）副樓灌注樁基礎(chǔ)，傳力直接，可充分利用微風(fēng)化高單軸抗壓強(qiáng)度。

2）主樓范圍微風(fēng)化花崗巖巖面較高，采用天然基礎(chǔ)，節(jié)省工期，工程造價(jià)相對于灌注樁基礎(chǔ)低。

3）根據(jù)一柱一超前鉆資料明確灌注樁基礎(chǔ)與天然基礎(chǔ)的交界面。

4）通過微風(fēng)化花崗巖巖面分布圖知主樓范圍巖面坡度很大，特別是在場地主樓東南角位置，為防止基礎(chǔ)整體滑移，此范圍仍在用灌注樁基礎(chǔ)。

5）主副樓塔樓與地下室交界處沉降差小，無需做特殊設(shè)置

6）使用抗拔樁+抗拔錨桿抗浮

3.2.2 方案2（天然基礎(chǔ)+cfg地基處理+防水板）

副樓采用地基處理水泥土攪拌樁基礎(chǔ)（cfg），根據(jù)計(jì)算得出的反力圖知：副樓需要地基承載力600Kpa左右，但副樓大部分處在全風(fēng)化花崗巖地基承載力特征值為350Kpa，故作水泥土攪拌樁地基處理，水泥樁樁徑取0.4m，等邊三角形布樁樁距2m，水泥樁持力層選在微風(fēng)化花崗巖，樁端承載力特征值15000Kpa，處理后復(fù)合地基承載力特征值730Kpa，可滿足在設(shè)計(jì)要求。

天然基礎(chǔ)+cfg地基處理+防水板基礎(chǔ)布置如圖3：

方案的點(diǎn)：

1）副樓采用地基處理水泥土攪拌樁基礎(chǔ)（cfg），節(jié)省工期，工程造價(jià)相對于灌注樁基礎(chǔ)低。

2）副樓采用地基處理水泥土攪拌樁基礎(chǔ)（cfg），承載力可滿足規(guī)范要求，但塔樓與地下室間會產(chǎn)生較大沉降差，需設(shè)置沉降后澆帶，施工及使用期間需加強(qiáng)沉降觀測，作好記錄。

3）使用抗拔錨桿抗

結(jié)語：

本工程地址復(fù)雜，持力層巖面坡度大，存在大量孤石，針對以上情況最終采用方案1（灌注樁基礎(chǔ)+天然基礎(chǔ)+防水板）可以很好的解決以上問題：

1）副樓采用灌注樁基礎(chǔ)，利用超前鉆數(shù)據(jù)判斷孤石位置、穩(wěn)定持力層厚度，可直接穿越孤石，使樁端落于穩(wěn)定微風(fēng)化花崗巖。

2）主樓采用天然基礎(chǔ)，充分利用微風(fēng)化花崗巖高地基承載力，在巖面坡度較大，持力層性質(zhì)發(fā)生變化出，仍使用灌注樁基礎(chǔ)，以作為基礎(chǔ)抗滑移措施。

參考文獻(xiàn)：

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