安徽滁州某高层桩基分析及基础设计

周华军 （悉地国际设计顾问（深圳）有限公司上海杨浦分公司，上海 200235）

1 工程概况

滁州亚太城C地块二期工程位于滁州市，主要由4栋高层公寓LOFT及商业楼组成，本次设计2栋高层（13号楼及16号楼）及2层商业裙房组成，在塔楼及商业裙房地下设有2层地下室。其中16号楼地上20层，结构总高度94.950m；13号楼地上19层，结构总高度90.150m，地下室埋深为7.9m；2栋塔楼底部与商业裙房相连形成大底盘双塔结构，地下室顶板为上部结构嵌固端。塔楼采用框架核心筒结构，商业及地下采用框架结构。

地下室平面尺寸100.8m×33.6m，主要功能为地下停车库、设备用房。地上部分集商住、办公、商业为一体（图 1）。

2 地质概况

拟建场地为丘陵地貌，地形总体上是北高南低，地面高程在32.15m～35.60m，最大高差为3.45m。根据勘察资料，场地土主要由粘性土构成，勘探深度内地基土由第①层杂填土、第②层粉质粘土、第③层粘土、第④层强风化粉砂质泥岩、第⑤层中风化粉砂质泥岩组成。各土层物理力学指标参数见表1，建筑±0.000相对于绝对标高35.650m，抗地下室抗浮水位取室外地坪面以下0.8m。

各土层物理力学指标参数表 表1

3 桩型选择

桩型选择主要由上部结构类型、荷载、场地及地质情况、周边环境和桩基施工可行性等因素决定，由于周边无居民和学校，桩基础施工对环境无不良影响。根据地质土层剖面情况，综合上部结构荷载及地区工程经验，13#、16#号楼选用桩基础，第4层强风化粉砂质泥岩层（c）顶标高在21.55m～26.40m之间，层厚1.5m～4.5m，由于第4层标贯击数平均值为45，如果采用预制桩，选用第⑤层中风化粉砂质泥岩作为桩端持力层，沉桩穿透第4层很难，不满足桩基设计的要求，采用预制桩不可行。

根据场地工程地质条件，选用钻孔灌注桩或人工挖孔桩基础进行对比，桩端持力层选用第⑤层中风化粉砂质泥岩。桩设计参数见表2。

选用钻孔灌注桩，取土层3-3剖面18#孔计算，以第5层中风化泥质粉砂岩为桩端持力层，桩端进入持力层约1.5m，单桩竖向抗压承载力特征值估算值见表3；16号楼计算单塔底层 D+L荷载标准值382000kN左右，单根柱最大柱底反力标准值17000kN，假设采用1m桩径灌注桩，塔楼范围（34.2m×27.9m）内需满堂布桩，根据底层内力计算单塔范围需160根桩，基础需外扩5m左右，基坑范围将超出红线范围；且角柱角桩最大桩反力不能满足承载力要求，如加大有效桩长桩承载力提高有限，进入第5层沉桩很困难，钻头磨损严重，且桩底沉渣难以控制；如果采用1.5m桩径灌注桩，虽单桩承载力有一定的提高，同时桩直径也同时加大，桩间距也相应增加1.5倍，计算单塔范围需90根桩，以上出现的问题仍然同样存在。

桩基础设计参数表 表2

估算单桩竖向抗压承载力特征值 表3

如做钻孔灌注桩扩底，需要穿越3.2m～4.5m厚第4层强风化粉砂岩层，再进行桩端扩底，一般施工机械将无法完成、采用特殊施工机械就位、施工泥浆排放困难，施工难度难以控制，且钻孔扩底灌注桩施工过程中很难保证扩大头的施工质量。本项目工程量比较大，假设采用1.5m钻孔灌注桩，按单塔范围基础90根桩计算，两幢塔楼会产生约10000m3的泥浆排放，泥浆排放量较大对环境污染大，采用钻孔灌注桩并非最佳方案。

选用人工挖孔桩，根据估算单桩竖向抗压承载力特征值表3，单桩承载力有较大幅度的提高，结合场地未见粉砂细砂层及淤泥，无流沙可能，施工风险较小，地下水主要为孔隙水，主要赋存在杂填土中，地下水含量一般，是可以施工的，挖孔穿越土层为③、④层土，其物理力学性质较好，成孔容易，先取土后挖桩，干作业人工挖孔灌注桩施工质量有保障，采用人工挖孔扩底桩是可行的。由于市建委相关规定，禁止使用人工挖孔桩，如果选用应向建设主管部门提出人工挖孔桩施工申请，并对桩基施工安全可行性进行专家论证。同时桩基施工应选择有资质有经验的施工队伍，并编制专项施工方案。

4 基础设计

本工程地基基础设计等级为甲级，塔楼拟采用桩筏基础，公寓荷载较大根据冲（剪）切计算底板厚度取1.5m，商业裙楼拟采用柱墩加防水板基础，基础持力层为第4层强风化粉砂质泥岩，地基承载力特征值为350KPa，局部基底设计标高未见持力层,用C15毛石混凝土回填至设计基底标高，防水板厚度根据水浮力工况及配筋量等综合取0.6m，根据计算裙楼靠自重局部抗浮不足以及防水板配筋率偏高，柱墩周边防水板均匀设置抗浮锚杆。塔楼与商业裙楼连为一体，为解决施工阶段差异沉降，避免筏板产生过大的应力差，在相连裙房一侧设有沉降后浇带，此后浇带须待主楼结构封顶且沉降稳定后封堵。

采用YJKS1.9.1（盈建科）基础设计软件进行整体计算分析，计算模型采用弹性地基梁板，考虑上部结构刚度影响，按天然地基，常规桩基算法计算（不考虑土分担荷载），以塔楼区域基桩布置为例，由YJK整体计算得到标准组合下的平均桩顶反力为17616kN，最大桩顶反力为20061kN，均满足桩规桩基竖向承载力的要求。塔楼以外及裙房地下室区域，上部结构荷载较小，采用柱下独基，以第4层强风化粉砂质泥岩作为基础持力层，地基承载力未进行修正（地规要求承载力修正仅从室内地面标高算起较小），独基尺寸、厚度及配率均能满足设计的要求。

由于抗浮水位较高，通过在防水板均匀设置抗浮锚杆，防水板局部抗浮均能满足，同时防水板配筋较为有效改善均构造配筋；沉降计算采用分层总和、等效作用法，在准永久组合(恒载+0.5活载)下基础沉降等值线如（图2）所示，可以看出商业裙楼由于荷载小，且基础持力层为较好的强风化粉砂质泥岩，沉降量很小，公寓塔楼荷载大，采用人孔挖孔扩底桩，桩型以端承为主且承载力较高，持力层为中风化粉砂质泥岩，计算沉降量很小，比较结果塔楼与裙楼的差异沉降不明显。

5 结论

综上所述，塔楼采用人工挖孔桩能有效提高基桩承载力，减小基础沉降。最终从桩基完成检测数据报告显示，均满足桩基设计承载力的要求。基础设计塔楼采用桩筏基础，筏板厚度由筒体与框架处抗冲（剪）切承载力控制，商业裙楼采用柱墩加防水板基础，局部防水板抗浮不足设置抗浮锚杆，防水板厚度根据水浮力及配筋率综合确定，并充分考虑塔楼与外框架间的沉降差异及基础底板的整体弯曲变形影响。