某高層辦公樓基礎方案比選

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，均為高層商務辦公樓，裙房3層，建筑高度約為20米，地下3層，項目所在地為坡地，巖面坡度較大，存在大量孤石，塔樓與純地下室沉降差大?；谝陨咸攸c本文主要介紹坡地地區基礎選型設計流程及對基礎的沉降控制，對工程設計難點進行簡要說明，供類似工程參考。

【關鍵詞】基礎比較;可行性;坡地;孤石

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

1、工程概況

該項目地塊位于廣州黃埔區，北側為開泰大道，西側為攬月路、東側為天泰二路、南側為天豐路（廣東省電力設計研究院）。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。

建設內容包含：高層商務辦公樓（主樓）（27層）、高層商務辦公樓（副樓）（12層）、商業裙樓（3層）。采用框架、框架剪力墻及框架核心筒結構。整體概況如圖1所示。

2、場地概況

2.1 場地條件

場區的抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，建筑場地類別為II類，設計地震分組為第一組。

建筑物室外地坪標高±0.00為36.2m，現狀地形北、東側低?；娱_挖深度為15m。

抗浮設防水位標高根據地基勘察報告按室外地坪標考慮。

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大成因層。

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

3、基礎設計

3.1 項目特點及設計思路

3.1.1 地質特點

持力層巖面坡度大，場地存在大量孤石。

3.1.2 結構特點及處理方法

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

主樓為27層商務辦公樓，總重量較大，根據地勘地下室底板標高位置大部分處于微風化花崗巖，若以微風化花崗巖為基礎持力層，承載力較高，直接采用天然基礎可以滿足設計要求。

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

通過以上分析結構主樓、副樓、地下室的大部分區域基礎形式基本得要確認，但仍有一些問題需提出：

（1）持力層微風化花崗巖巖面變化大，基礎形式及作用范圍需進一步確認，應對措施，要求所有豎向構件下至少做一組超前鉆，已明確持力層及基礎形式。

（2）對場地中存在的大量孤石，若采用灌注樁基礎，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范圍內有完整穩定的持力層，嚴禁將孤石判定為孤石。

通過以上的分析，本項目擬采用兩種結構形式進行基礎設計：A、灌注樁基礎+天然基礎+防水板。B、天然基礎+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+天然基礎+防水板）

副樓、相應部分地下室采用灌注樁基礎，樁徑0.8m～2.0m，混凝土強度等級C40，樁長10～30m，根據地質資料，樁端持力巖層為微風化巖，樁端巖層的巖樣天然濕度單軸抗壓強度不小于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、相應部分地下室采用天然基礎。

灌注樁基礎+天然基礎+防水板布置如圖2：

方案特點：

1）副樓灌注樁基礎，傳力直接，可充分利用微風化高單軸抗壓強度。

2）主樓范圍微風化花崗巖巖面較高，采用天然基礎，節省工期，工程造價相對于灌注樁基礎低。

3）根據一柱一超前鉆資料明確灌注樁基礎與天然基礎的交界面。

4）通過微風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，為防止基礎整體滑移，此范圍仍在用灌注樁基礎。

5）主副樓塔樓與地下室交界處沉降差小，無需做特殊設置

6）使用抗拔樁+抗拔錨桿抗浮

3.2.2 方案2（天然基礎+cfg地基處理+防水板）

副樓采用地基處理水泥土攪拌樁基礎（cfg），根據計算得出的反力圖知：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化花崗巖，樁端承載力特征值15000Kpa，處理后復合地基承載力特征值730Kpa，可滿足在設計要求。

天然基礎+cfg地基處理+防水板基礎布置如圖3：

方案的點：

1）副樓采用地基處理水泥土攪拌樁基礎（cfg），節省工期，工程造價相對于灌注樁基礎低。

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

3）使用抗拔錨桿抗

結語：

本工程地址復雜，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+天然基礎+防水板）可以很好的解決以上問題：

1）副樓采用灌注樁基礎，利用超前鉆數據判斷孤石位置、穩定持力層厚度，可直接穿越孤石，使樁端落于穩定微風化花崗巖。

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

參考文獻：

[1]混凝土結構設計規范：GB50010-2010（2015年版）[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2]建筑抗震設計規范：GB50011-2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[3]建筑地基基礎設計規范：GB50007-2011[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

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