高層建筑地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)選淺談

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【摘要】地基基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分，直接影響建筑物的整體質(zhì)量和造價，設(shè)計人員應(yīng)優(yōu)化高層建筑地基基礎(chǔ)方案，確保建筑安全性和經(jīng)濟(jì)性的有效結(jié)合。論文介紹了高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要依據(jù)和基本要求，并結(jié)合工程實例，分析了地基基礎(chǔ)方案優(yōu)選時應(yīng)考慮的因素。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；地基；基礎(chǔ)方案

1引言

現(xiàn)階段，城市用地緊張問題越來越嚴(yán)重，使高層建筑的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。高層建筑地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容，具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性的特點，在實際工程設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)注重地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)化和選擇，這樣不僅能提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量和安全性，還能為企業(yè)帶來更多的效益。

2高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要依據(jù)和基本要求

2.1主要依據(jù)

由于影響地基基礎(chǔ)的因素較多，設(shè)計人員應(yīng)通過地基基礎(chǔ)設(shè)計的理論依據(jù)，逐一分析這些影響因素，并制定不同的設(shè)計方案進(jìn)行對比，從中選擇更加合理的基礎(chǔ)設(shè)計形式。其中，地基基礎(chǔ)設(shè)計方案比選的主要內(nèi)容為地質(zhì)參數(shù)、上部設(shè)計、地下室設(shè)計等，受地基基礎(chǔ)自身特殊性的影響，在選擇設(shè)計方案的過程中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)地勘報告及其他相關(guān)檢測報告，為保證基礎(chǔ)設(shè)計的合理性提供依據(jù)。

2.2基本要求

高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求主要有：地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算；分析設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)的整體受力情況；計算天然地基形變量、樁基沉降、基礎(chǔ)水平位移、承載力、抗裂性能等。在實際設(shè)計過程中，應(yīng)注意以下內(nèi)容：（1）滿足定性設(shè)計的要求；（2）滿足承載力和變形要求。

3高層建筑地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)選

3.1合理設(shè)置沉降縫

設(shè)計人員在高層建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計過程中，需要深入分析各影響因素。不均勻沉降是地基基礎(chǔ)設(shè)計中的常見問題，會影響基礎(chǔ)形式和整體施工質(zhì)量。因此，在設(shè)計階段，應(yīng)根據(jù)建筑方案合理設(shè)置沉降縫，分析主體結(jié)構(gòu)形式，出現(xiàn)不均勻沉降時，應(yīng)根據(jù)計算出的沉降變形曲線，合理調(diào)整基礎(chǔ)布置，使基底反力趨于均勻。除此之外，確定設(shè)計方案時，需要充分比選各種基礎(chǔ)設(shè)計方案。由于不同建筑類型之間的差異性較大，加之在不同的地質(zhì)情況下，選用的基礎(chǔ)形式和尺寸有較大的差異，因此，根據(jù)實際情況優(yōu)選設(shè)計方案尤為重要。

3.2確定基礎(chǔ)埋深

通常情況下，基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足以下要求：（1）在抗震設(shè)防區(qū)，除巖石地基，天然地基上的箱形和筏形基礎(chǔ)的埋置深度宜不小于建筑物高度的1/15；（2）樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度（不計樁長）宜不小于建筑物高度的1/18的要求。確定埋置深度時，應(yīng)考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面，需要滿足下列要求：當(dāng)建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及相關(guān)規(guī)定的前提下，基礎(chǔ)埋深可不受（1）（2）的限制。當(dāng)?shù)鼗赡墚a(chǎn)生滑移時，應(yīng)采取有效的抗滑移措施。

3.3提升建筑的穩(wěn)定性

一般而言，相關(guān)規(guī)范對基礎(chǔ)的穩(wěn)定性設(shè)計做出了詳細(xì)的規(guī)定，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)原始場地的各地貌標(biāo)高，地勘報告中各地質(zhì)剖面進(jìn)行詳細(xì)分析，得出各土層的特性，特別是基巖起伏較大的地區(qū)以及施工區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的陡坎等不利地形，要重點分析。地下水位對基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響也較大，特別是高填方或坡地建筑，這時不能單一地依據(jù)地勘報告中給出的地下水位標(biāo)高，需要結(jié)合工程經(jīng)驗和周邊場地進(jìn)行綜合判斷合理取值，才能確保建筑的穩(wěn)定性[1]。

4工程實例

4.1工程概況

某項目位于某市新區(qū)，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度值為0.30g，設(shè)計地震分組為笫三組。場地類別為III類，特征周期Tg=0.65s。設(shè)計使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類），建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級。該項目為8棟地上32層的高層住宅樓組成，下設(shè)有2層地下室。地下室的功能主要為車庫，負(fù)2層局部區(qū)域設(shè)置有人防。高層住宅結(jié)構(gòu)形式采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

4.2場地地質(zhì)概況

根據(jù)地勘報告，該施工區(qū)域的土層主要為③1黏土和③2粉質(zhì)黏土，根據(jù)建（構(gòu)）筑物特點，以上地層作為天然地基基礎(chǔ)持力層不能滿足荷載及變形的要求，因此，建議采用樁基礎(chǔ)。場地土層分布由上到下主要有：回填土、黏土、泥炭質(zhì)土、粉土。其中，黏土、泥炭質(zhì)土和粉土在鉆孔揭露勘探深度范圍內(nèi)交替分布且層位穩(wěn)定，分布均勻，整個場地土層變化較小。

4.3各地基基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析

根據(jù)本工程地質(zhì)情況和建筑物自身特點，高層主樓采用筏板加樁基礎(chǔ)，樁為抗壓樁。其他部分采用獨(dú)立承臺加樁基礎(chǔ)，樁均為摩擦樁。根據(jù)地勘報告所提土層，在基底以下多分布黏土、粉土。在基底以下分布有泥炭質(zhì)土，樁應(yīng)穿透此土層。基底以下28~42m分布有③6黏土，在該層中間夾雜著③6-1泥炭質(zhì)土層，若以該土層為樁端持力層，會產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉降，而基底以下40m以上為③7層黏土層，該土層較厚，故主樓樁基應(yīng)選用該土層為樁端持力層。根據(jù)地質(zhì)情況和建筑物特點，本工程可采用預(yù)制管樁，長螺旋鉆孔灌注樁，旋挖樁作為樁基礎(chǔ)。根據(jù)市場造價資料，預(yù)制管樁的成本最低，其次是長螺旋鉆孔灌注樁，最貴為旋挖樁。由于樁長需要在40m以上才能進(jìn)入持力層，超出目前市場上長螺旋鉆孔灌注樁常用的施工長度，故此樁型不能達(dá)到要求。根據(jù)周邊地塊的工程經(jīng)驗，采用的預(yù)制管樁在引孔后樁長只能大約控制在30m。故雖然在理論上預(yù)制管樁可以達(dá)到設(shè)計所需的長度，但在采用3節(jié)樁后，每節(jié)樁焊接接頭的施工質(zhì)量仍然難以保證，因此，雖然該樁的造價最低，但是不能采用。故本工程最終選用旋挖樁基礎(chǔ)。擬在高層塔樓下采用800mm直徑的旋挖樁（可采用后注漿），有效樁長40~46m。其他部分荷重較輕建筑下建議采用管樁PHCAB500mm（100mm）或管樁PHCAB400mm（95mm），有效樁長13~15m。

5結(jié)語

綜上所述，地基基礎(chǔ)設(shè)計方案的優(yōu)化和完善不僅能夠確保地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，還能夠為高層建筑工程的整體質(zhì)量提供保障，進(jìn)而推動建筑業(yè)的發(fā)展，因此，技術(shù)人員必須注重地基工程的整體質(zhì)量，根據(jù)工程施工現(xiàn)場的實際情況，充分考慮建筑成本、穩(wěn)定性、功能性，合理地選擇地基基礎(chǔ)方案。

【參考文獻(xiàn)】

【1】丁昕.高層住宅樁基選型及設(shè)計實例[J].建筑技術(shù),2015,46(9):794-796.

作者：康澤娟 單位：云南省設(shè)計院集團(tuán)