阳江恒大帝景项目基础设计

2020-06-05陈泽钊

山西建筑 2020年12期

陈泽钊

(广东广州 510000)

1 工程概况

恒大帝景项目场地位于广东省阳江市阳东县，本工程规划用地面积约99 240 m2，总建筑面积约20万m2。拟建建筑物1号～11号、18号楼层数15层～30层，12号～17号、19号～22号楼7层～8层，场地设一层地下室。结构体系采用框架及剪力墙结构。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，地基等级为乙级。本工程钻孔孔口标高6.12 m～13.81 m，地质勘察由深圳市勘察研究院有限公司完成。一个项目各单体对应不同层数、不同地质情况，采用不同基础型式对其优化设计具有较高的经济意义，本着科学合理、安全可靠、工期短、经济性好的原则，本文分析了灌注桩、预应力管桩、筏板基础三种基础型式在项目的使用情况。

2 地质条件及基础选型分析

根据《阳江恒大帝景详勘工程岩土工程勘察报告》，场地土层由上至下的分布大致为：①素填土，厚度约0.8 m～3.5 m；②沙质粘性土，厚度约0 m～17 m；③全风化花岗岩，厚度约1.0 m～4.0 m；④强风化花岗岩，厚度约1.0 m～22 m；⑤中风化花岗岩，厚度约1.0 m～5.0 m；⑥微风化花岗岩。

本项目的场地沙质粘性土岩埋深北面浅，南面深，北面全风化岩层的面标高在6 m～11 m(绝对标高，以下同)，南面全风化岩层的面标高在5 m～7 m；整个场地强风化岩层标高比较平稳，除了局部有一块埋深较浅的大孤石外，平均标高在-9 m～-14 m，综合分析，塔楼及地下室底板面标高在8.3 m，场地的北面的21号、22号楼为8层公寓，可以采用天然基础，以沙质粘性土为持力层，18号所处位置为一块埋深浅的大孤石，因此以孤石为持力层，岩层性质为中风化花岗岩，由于预应力管桩难以进入中风化花岗岩层，所以采用灌注桩，其他楼栋采用预应力管桩基础，以强风化花岗岩为持力层，预应力管桩广泛适用于多层及高层建筑；场地北面的地下室可以采用天然基础，以沙质粘性土为持力层，南面的地下室由于底板标高处存在素填土，素填土不适合作为持力层，因此采用预应力管桩，一柱一桩，以强风化花岗岩层为持力层，地下室的天然基础和预应力管桩基础部分的分界线，以地勘报告标示的沙质粘性土层标高为分界。

天然基础的优点施工速度快，较经济；预应力管桩的优点施工速度快，较经济，成桩质量好；旋挖灌注桩的优点该桩型穿透能力强，可进入中风化花岗岩，为非挤土桩，同时桩径大小可以根据所需承载力进行调整，单桩承载力高，缺点施工速度慢、工期长，造价高。21号、22号及部分地下室根据地质情况采用天然基础，对项目造价具有良好的经济意义，因为天然基础比预应力管桩基础造价低，这个会在本文后面做出详细的分析比较。大部分楼栋采用预应力管桩符合经济性及工期短的原则。

3 承载力特征值计算

在布置基础前，需要计算基础的承载力特征值，承载力特征值的计算是基础设计的关键，主要包括了单桩竖向承载力特征值和天然基础地基承载力调整两部分。

3.1 单桩竖向承载力特征值计算

单桩承载力特征值的确定应符合有关规范要求，初步设计时，可按有关公式估算，设计取值时应结合本地区设计经验。场地填土为新近填土，应考虑桩周负摩阻力对桩承载力的影响[1]，由于承台底部为新近填土，不考虑承台效应。

1)根据拟建场地的地质资料，摩擦桩的单桩竖向承载力特征值可按式(1)[1]进行计算:

Ra=qpaAp+u∑qsiaLi

(1)

式中参数见JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.3.5条。

2)桩端进入中、微风化岩层的嵌岩桩，单桩竖向承载力特征值可按式(2)[3]进行计算：

Ra=Rsa+Rra+Rpa

Rsa=u∑qsiali

Rra=upC2frshr

Rpa=C1frpAp

(2)

式中参数见DBJ 15—31—2016广东省规《建筑地基基础设计规范》第10.2.4节。

3)桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响。桩周土沉降大于桩沉降时，出现一个中性点，中性点以上的侧阻力可取为0，端承桩计算桩基承载力时，尚应考虑负摩阻力引起的下拉荷载，原理示意见图1；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算：

(3)

b.中性点以上单桩桩周第i层土负摩阻力标准值，可按式(4)[1]计算：

(4)

式中参数见JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.4.3条。

3.2 天然基础地基承载力调整

当基础宽度大于3 m或埋置深度大于0.5 m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按式(5)[2]修正：

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

(5)

式中参数见GB 50007—2011建筑地基基础设计规范5.2.4条。

4 基础设计分析

针对本场地岩层浅，地质变化较大的特点，整个项目选用3种基础形式分别是灌注桩、预应力管桩、天然基础。下面选取典型楼栋对基础设计进行具体分析介绍，根据地勘资料把对应楼栋的勘探柱状图的土层分布汇总到表1。

表1 典型勘探孔地质情况表

1)以18号楼为例，楼层为16层，整个项目只有18号这栋采用了灌注桩，根据地勘资料，对应典型勘探孔点59孔，土层分布见表1，沙质粘性土层缺失，强风化、中风化岩层浅。桩顶标高6.9 m，到中风化岩层岩面深度4.4 m，如果采用预应力管桩，管桩施工进入不了中风化层，根据表2，按式(1)计算，直径500管桩单桩承载力为1 290 kPa，取1 000 kPa，承载力不高，经济性不强，并且桩长短，不大于4.4 m，施工容易断桩。这种情况适合采用旋挖灌注桩，桩长按大于6 m控制，以中风化岩为持力层，入岩不少于1 m。根据表2，表3，按式(2)计算，直径为800 mm,1 000 mm灌注桩单桩承载力特征值分别为5 440 kN，7 500 kN。分别取4 300 kN，6 500 kN，满足设计要求。

表2 桩侧摩阻力特征值qsa及端阻力特征值qpa建议值

表3 嵌岩桩桩基参数建议值

2)本项目大部分高层采用预应力管桩，在广东西部地区，预应力管桩是常用的基础形式，管桩采购方便，施工机械充足，施工速度快;较经济。这里以9号楼为例分析，楼层为28层，桩顶标高6.27 m，根据地勘资料，对应典型勘探孔点45孔，土层分布见表1，强风化花岗岩岩层深，中风化花岗岩岩面标高-27.48 m，采用灌注桩不经济，适合采用预应力管桩。根据表2，入强风化岩大于4 m，根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.4.3条，在不考虑降低地下水位的情况下，得到中性点以上负摩阻力150 kN,中性点以下单桩承载力特征值为2 242 kN，故单桩承载力特征值为2 242-150=2 092 kN，取为1 800 kN。

3)21号、22号及部分地下室采用了天然基础，具体设计分析如下：

以21号楼为例，楼层为8层，筏板底标高7.60 m，对应80孔点土层如表1所示，采用天然基础，根据地勘报告提供的沙质粘性土层地基承载力特征值为200 kPa，根据式(5)地基修正后承载力特征值253 kPa，取为200 kPa，持力层为第2层沙质粘性土。基础采用平板式筏板基础及局部加厚，筏板厚度0.7 m，局部加厚1.1 m，筏板面积846 m2，加厚面积203 m2，平均厚度0.8 m,按土方单价70元/m3，混凝土C35单价700元/m3，钢筋综合单价5 500元/t，筏板和加厚部分钢筋按0.8%体积配筋率计算，筏板造价为75万元。采用预应力管桩，筏板厚度0.35 m，面积846 m2，承台厚度1.3 m，面积203 m2，平均厚度0.58 m，132根桩，平均桩长20 m，按300元/m，底板和承台钢筋按0.8%体积配筋率计算，承台+底板+桩造价为132万元。综合考虑两种结构方案，从材料造价上对比75万元小于132万元，平板式筏板基础及局部加厚更经济。