高层建筑基础设计方案优化-广东水利水电科学研究院.PDF

高层建筑基础设计方案优化 赖琼华 （广东省水利水电科学研究院，广州, 510610） 提 要：结合某工程实际，对高层建筑基础底板下为硬塑残积土层时，是采用桩基础还是天然地基基础进行了详 细的技术及经济的综合比较，并对最终确定的静压桩基础方案进行了桩土共同作用的优化设汁，原分析计算结果 与现场施工及静载试验结果很接近。 关键词：岩土力学 静压桩基础 桩土共同作用 桩垂直静载荷试验 1 工程概况 广州市永福路商住楼拟建场地位于永福路南段东侧。永福路商住楼由一栋20 层主楼及西侧9 层和东侧4 层裙楼组成，其中9 层及20 层下为一层地下室，4 层裙楼为2 层地下室。原设计基础 形式采用静压预应力管桩基础，桩端持力层为强风化层，但根据场区地质钻探情况及静力压桩经 验，象本工程的地质情况，静力压桩将很难到达强风化层，桩长将达不到设计要求的桩长，为此, 必须对本工程的基础方案进行优化，提供适合本工程地质情况基础型式的设计方案。 2 场区工程地质情况 el 根据本工程场区 22 个钻孔揭露，大楼地下室底板下岩土层为第四系残积层（Q ）及白垩系 （K）基岩风化带。(1)残积土层主要为粉土层及粉质粘土层, ,现场标贯试验击数9—38 击，平均 22.4 击，取样土工试验结果平均值为：γ=21kN/m3 ，c=35kPa，φ=22.5°，E =10MPa。(2) 全风 s 化含砾粉砂岩：原岩棕红色完全风化成坚硬土状。标准贯入试验N=29.3～36.6 击，平均N=33.3 击，本层采取土样44 件，土层主要物理力学性质指标的平均值为：γ=21.3kN/m3,c=37.0kPa,φ=23°， Es=10.33MPa。(3) 强风化含砾粉砂岩：层厚0.50～39.60m，平均厚度17.71m，层顶标高38.60～ 96.10m。岩性：暗褐色，原岩强烈风化成半岩半土状，手可折断，原岩结构大部分已破坏，遇水 易软化、崩解。(4) 中风化含砾粉砂岩：层顶埋深 51.60～98.10m。岩芯呈柱状，较坚硬，局部 夹强风化层，其饱和单轴抗压强度多为12.1～19.8MPa。(5) 微风化含砾粉砂岩：层顶埋深37.2～ 98.3m。饱和单轴抗压强度为22.2～44.8MPa。场区有代表性的地质剖面图如图1 所示。 3 基础型式的选择及可行性分析 根据本工程的地质情况，残积土、全风化土、强风化层的厚度很大，较完整的中、微风化含 砾粉砂岩层顶埋深达51.6～98.10m，因此采用大直径的桩基础，如挖孔桩、钻、冲孔桩基础，桩 长较长，施工难度很大，工程质量也难于保证，而且工程造价也很高，对于本工程是不适合的； 从场区工程地质情况的条件分析，本工程基础型式采用天然地基的筏基或条形基础和大荷载的静 压预应力管桩基础的型式是比较适合的，但由于地下室结构变化较复杂，20 层和9 层部位的地下 室仅一层，而低层4 层裙楼部位为两层地下室，若全部采用天然地基的筏基，则20 层和9 层的筏 基顶面必须与两层（4 层部位）地下室齐平，由此将增加基坑开挖深度及工程造价。从工程地质 条件及地下室结构情况和目前现状的综合分析，比较适合本工程基础型式是大荷载静压预应力管 桩基础，或20 层和9 层基础采用静压预应力管桩基础，四层部位的基础采用条形或独立基础。 4 采用静压桩基础的分析计算 4.1 静压桩基础的实施方案 本工程的基础全部采用静压预应力管桩基础，仍存在一些设计方面要解决的技术问题。第一 148 个问题就是场区残积土层、全风化土层为坚硬状态的密实土层，其桩长难于达到设计要求；第二 个问题是当桩距较小时，由于静压桩的向外排土作用后施工的桩将对已施工好的桩受到侧向位移 及表层土向上拱起的影响而使原已施工的桩回弹而承载力达不到设计要求，这一影响桩周土层越 硬影响越 图1 场区地质剖面图 大。为了解决上述两个问题，当然可以考虑采用钻机钻孔，再放入预制桩静压施工，这样施工难 度较大，而且增加钻机造孔的费用。为了工程造价经济且彻底解决上