上海某超高层建筑桩筏基础沉降规律实测分析

褚 峰

上海陆家嘴金融贸易区开发股份有限公司 上海 200126

随着城市化的快速发展，越来越多的城市建筑为超过100 m的超高层建筑。深埋桩筏基础因承载力高，控制变形效果好，施工技术成熟，在软土地区超高层建筑中得到广泛运用[1]。汤永净等[2]分析金茂大厦（高420.6 m）、上海环球金融中心（高492.0 m）和上海中心大厦（高632.0 m）所采用的深埋桩筏基础的地基承载力和变形，指出深埋桩筏基础的优势有：挖土的质量作为上部结构荷载的部分补偿；基础深埋有利于提高建筑的水平稳定性；深埋桩筏基础的地下连续墙可分担相当比例的上部结构荷载。

合理设计深埋桩筏基础，可以带来很好的经济效益。然而，若设计不合理，桩筏基础可能产生过大的差异沉降或者筏板内力分布不均等问题，导致基础或上部结构内力过大，影响建筑使用寿命[3]。栾茂田等[4]采用有限元方法，考虑地基流变与固结效应，分析了桩筏基础的承载特性。赵昕等[5]以上海中心大厦为例，采用数值方法，研究了地基沉降和上部结构的时变性对超高层建筑桩筏板的内力分布的影响。王磊等[6]采用有限元法，考虑高层建筑地基-桩筏基础-上部结构共同作用及群桩效应，分析了桩筏基础的承载变形特性及角桩、边桩和中心桩的桩顶反力。

采用理论方法分析深埋桩筏基础的承载变形规律，一般强调上部结构-筏板-桩-土共同作用及变刚度调平概念设计理念[7-8]，有利于研究上部结构荷载、筏板刚度、基础埋深等单因素对深埋桩筏基础承载变形规律的影响。但理论方法一般需对模型作适当的简化，其中土体本构模型、地基-基础结构模型的选择有一定的主观性，且对计算结果影响较大。分析高层建筑实测沉降则可综合考虑多种因素的影响，且实测结果较为客观。李成芳等[9]分析重庆地区一高层建筑桩箱基础原位测试数据，发现实测基础沉降仅为理论计算值的20%，建议增大桩距，从而降低工程造价。肖俊华等[10]分析了位于软土地区的上海环球金融中心深埋桩筏基础的沉降规律，发现当上部结构传递至基础的荷载大于挖土质量时，建筑物沉降速率及倾斜值显著增加。

本文分析采用深埋桩筏基础、高达280 m的前滩中心超高层办公楼实测沉降，对比建设过程中核心筒处、外框筒处及裙房处的基础沉降发展规律，为软土地区超高层建筑基础的选型及优化提供参考。

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

本项目位于上海市浦东前滩地区，东接东育路，南接海阳西路，邻近轨道交通6号线、8号线和11号线三线换乘点——东方体育中心站，位于25-2区东区（图1）。工程主要由1栋56层超高层主楼和5层裙房组成，主楼高280 m，东西向、南北向长均为56 m。裙房高23.8 m，地下室为整体地下3层，地下室底板顶部埋深13.5 m。

图1 建筑平面位置

1.2 地质条件

工程场地位于长江三角洲冲积平原上，地貌类型属滨海平原，场地地势平坦。场地处于古河道分布区，其中⑥层暗绿色粉质黏土缺失。地基土埋深在20.0～60.0 m范围内分布相对复杂，多呈交互成层或透镜体状分布，埋深20.0 m以上及60.0 m以下基本稳定。场地浅部为淤泥质土和粉质黏土，呈流塑～软塑状态；其下为稍密-中密的砂质粉土、粉砂与粉质黏土互层；再其下为软-可塑状粉质黏土和中密的砂质粉土、粉砂交互或混杂；再下为密实的砂土层和硬塑状黏性土。

场地的地基土分布情况自上而下描述如下：①1填土：以杂填土为主，平均层厚为2.13 m。①2黑色浜底淤泥：在场地内零星出现，平均层厚为1.50 m。②褐黄色粉质黏土：软塑-可塑，由上至下逐渐变软，平均层厚为1.27 m。③1灰色淤泥质粉质黏土：流塑，平均层厚为6.48 m。④灰色淤泥质黏土：流塑，平均层厚为8.23 m。⑤2-1灰色砂质粉土与粉质黏土互层：稍密-中密，平均层厚为10.26 m。⑤2-2灰色粉砂与粉质黏土互层：稍密-中密，平均层厚为16.27 m。⑤3-1灰色粉质黏土：软塑-可塑，平均层厚为6.09 m。⑤3-2灰色砂质粉土与粉质黏土互层：稍密-中密，与软可塑粉质黏土互层，平均层厚为15.21 m。⑤3-3灰色粉质黏土：可塑，平均层厚为6.14 m。⑦灰色粉细砂：中密-密实，属低压缩性土，平均层厚为13.36 m。⑧灰色粉质黏土与粉砂互层：软可塑或中密，平均层厚为3.73 m。⑨青灰色粉细砂：密实，平均层厚为14.76 m。青灰色粉细砂：密实，平均层厚为24.10 m。绿灰色粉质黏土：硬塑，平均层厚为6.75 m。青灰色粉细砂：密实，属低压缩性土，该层在场地内普遍分布。

2 建筑基础

主楼和裙房均采用深埋桩筏基础，主楼处基础筏板厚3.5 m，裙房处基础筏板厚1.3、1.0 m。桩型全部采用钻孔灌注桩，其中φ700 mm钻孔灌注桩作为抗压兼抗拔桩，桩长50 m，理论估算承载力特征值为3 300 kN。φ900 mm钻孔灌注桩作为抗压桩，桩长66 m，理论估算承载力特征值为8 400 kN。

主楼区域桩顶标高为－17.1 m，裙房区域桩顶标高约为－15.1 m。群桩平面布置如图2所示。

图2 桩位布置示意

3 监测方案

在裙房基础顶板处布置测点①—测点⑧；在塔楼外框基础顶板处布置测点⑨—测点；在核心筒基础底板处布置测点和测点，各测点位置如图3所示。测量不同施工阶段各测点变形，根据施工进度可知，核心筒顶层完成日期为2017年12月29日，外框筒完成日期为2018年6月25日，核心筒约比外框筒提前施工20层。

图3 测点位置

4 监测结果分析

图4为裙房处基础顶板测点①—测点⑧分阶段及累计沉降。核心筒56层框完成时，裙房测点①—测点⑧累计沉降分别为6、7、6、12、18、18、19、21 mm。外框56层完成时，裙房测点①—测点⑧累计沉降分别为－9、－9、－9、－3、－9、－11、－10、4 mm。裙房施工完成时，各测点累计沉降－15～5 mm。主楼施工阶段，裙房处基础沉降发展较快，主楼施工完成，裙房基础有一定上浮，可能与地下位恢复有关。从开始施工至施工完成阶段，裙房基础各测点竖向位移处于－25～25 mm之间，变形较小。

图4 裙房处基础沉降

图5为外框筒处基础分阶段沉降及累计沉降。核心筒56层框完成时，外框测点⑨—测点累计沉降分别为47、51、47、45、42、44、47、42 mm。外框56层完成时，裙房测点⑨—测点累计沉降分别为56、57、54、50、47、53、55、51 mm。裙房施工完成时，各测点累计沉降50～70 mm。主楼施工初始阶段，基础沉降发展较慢，核心筒9层框完成后，基础沉降随发展速率的变化迅速增加。这可能是初始阶段，上部结构荷载小于挖土自重，地基处于回弹再压缩阶段，土体压缩模量较大，核心筒9层框完成后，上部结构荷载大于挖土自重，土体压缩模量降低，故基础沉降发展速率增加。

图5 外框筒处基础沉降

图6为内框筒处基础分阶段沉降及累计沉降。核心筒56层框完成时，核心筒处基础测点、测点累计沉降分别为30、40 mm。外框筒56层完成时，2个测点沉降分别为39、47 mm。裙房施工完成，2个测点沉降分别为47、64 mm。内框筒处基础沉降与外框筒处基础沉降接近，内框筒与外框筒差异沉降较小，表面基础所采用的变刚度调平设计效果较好。各测点沉降均远小于200 mm，原因可能是设计时考虑群桩承担全部上部结构荷载，并未考虑筏板对上部结构荷载的分担作用，表明基础还可以进行一定程度的优化。

5 结语

本文通过分析上海软土地区桩筏基础超高层建筑沉降实测数据，对比裙房位置、外框筒位置及内框筒位置处的地下室底板沉降，得出以下结论：

图6 核心筒处基础沉降

1）主楼施工阶段，裙房处基础沉降发展较快，主楼施工完成，裙房基础有一定上浮。从开始施工至施工完成阶段，裙房基础各测点竖向位移处于－25～25 mm之间，变形较小。

2）主楼施工初始阶段，主楼基础沉降发展较慢，施工一定高度后，因上部结构荷载大于挖土自重，地基土压缩模量小于回弹再压缩模量，基础沉降发展速率增加。

3）基础设计时考虑群桩承担全部上部结构荷载，并未考虑筏板对上部结构荷载的分担作用，主楼基础各测点实测沉降50～70 mm，表明该建筑的基础设计方案可进行一定程度的优化。