地基處理對(duì)基礎(chǔ)優(yōu)化實(shí)例分析
張帆
摘要：設(shè)計(jì)單位在項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中通常過(guò)于保守，考慮并不那么周全，而基礎(chǔ)對(duì)整體成本及工期影響較大，應(yīng)在前期給予足夠的重視，因此在必要的時(shí)候?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。
關(guān)鍵字：基礎(chǔ)優(yōu)化 筏板 CFG樁
一、項(xiàng)目案例
實(shí)際項(xiàng)目為北京某綜合體，建筑面積30萬(wàn)平米，地基為細(xì)砂-中砂及卵石，地下室四層，裙房地上四層，1、2#樓為150米超高層，3、4#樓為100米高層。從項(xiàng)目情況分析，細(xì)砂-中砂及卵石所能提供的地基承載力較好，因此地基情況不錯(cuò)，如果沒(méi)有特殊要求，使用淺地基完全可以滿足基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)過(guò)初期的分析，結(jié)合項(xiàng)目中有高層及超高層，確定塔樓抗壓基礎(chǔ)三種方案：天然地基、CFG樁復(fù)合地基、樁基。裙房抗浮設(shè)計(jì)三種方案：抗拔錨桿、增加配重、設(shè)置基礎(chǔ)梁局部配重。最終通過(guò)分析比較，1、2#樓采用樁基礎(chǔ)，3、4#樓采用CFG樁復(fù)合地基，裙房采用抗拔錨桿(需要加強(qiáng)防腐措施)。
分析過(guò)程現(xiàn)實(shí)，1、2#樓原設(shè)計(jì)采用天然地基，板厚為4.2m，3、4#樓為3.0m，通過(guò)計(jì)算看出由于主樓沉降差較大，板厚也相應(yīng)增加，受拉區(qū)域配筋率2.0%，其他為構(gòu)造配筋。這個(gè)結(jié)果并不讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)滿意，所以大家也在尋求更加優(yōu)化更加簡(jiǎn)單同時(shí)又保證安全的方法。
首先我們考慮3、4#樓的總高度為100米，為控制差異沉降，減小板厚及控制配筋，核心筒考慮進(jìn)行CFG樁復(fù)合地基處理，但由于增加施工步驟，對(duì)工期稍有影響，初始選用600mmCFG旋挖樁，共256根，按2臺(tái)旋挖鉆機(jī)每天施工8根樁，需要32天，后注漿滯后5天，共計(jì)增加了37天，而400mmCFG樁共738根，按每臺(tái)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)每天施工30根樁，共計(jì)增加了25天，比600mmCFG旋挖樁節(jié)省了12天工期。而如果僅僅處理核心筒及周圍地基，板厚將達(dá)到3米，底板受拉區(qū)域配筋率約為1.0%，但同時(shí)對(duì)核心筒及柱下均處理，板厚2米即可，底板受拉區(qū)域配筋率約為1.5%，其余均按構(gòu)造配筋，大大減少了基礎(chǔ)板厚和構(gòu)造配筋。
其次我們?cè)賹?duì)于1#、2#樓進(jìn)行同樣的分析，如果也采用CFG樁處理核心筒和柱下地基，雖然做法上簡(jiǎn)單很多，但筏板厚度仍然需要2.5米，且受拉區(qū)配筋率較大，約為2.3%;如果采用樁基礎(chǔ)，僅僅需要設(shè)置核心筒下的筏板厚度為2.5m，其余部分均為2.2m，底板受拉區(qū)配筋率減小為1.0%，其余均按構(gòu)造配筋，鋼筋也有較大幅度的減少。從工期的角度來(lái)考慮，如果采用灌注樁則共需要設(shè)計(jì)206根，按2臺(tái)旋挖鉆機(jī)每天施工4根樁，需52天。而如果采用樁長(zhǎng)32m的CFG樁需要設(shè)計(jì)266根及23m長(zhǎng)240根，按2臺(tái)旋挖鉆機(jī)每天施工7根樁，需73天。灌注樁比CFG樁可以縮短工期21天。
最后我們考慮裙房部分，由于總層數(shù)較少，所以分析問(wèn)題的角度和高層超高層不同，裙房需要更多的考慮抗浮問(wèn)題，并且由于地基承載力比較高，抗壓的問(wèn)題并不顯著。而考慮抗拔時(shí)，抗拔錨桿和抗拔樁都是使用比較頻繁的基礎(chǔ)形式，施工現(xiàn)場(chǎng)都很常見，但抗拔錨桿布置更加靈活、造價(jià)更低的優(yōu)點(diǎn)，但需考慮長(zhǎng)期作用水浮力下抗浮錨桿防腐、耐久性等因素影響，所以錨桿錨入地基之前必須涂抹防腐材料，并且考慮到漲水期水頭較高，而錨桿的彈性較強(qiáng)，布置太稀會(huì)導(dǎo)致水浮力造成的向上位移更大，因此在此增加經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加強(qiáng);另外考慮在地下室底層增加填充材料，及采用無(wú)梁樓蓋形式增加板厚以期望增加配重，不但解決了抗浮問(wèn)題，還可減少主樓裙房之間差異沉降，減少底板內(nèi)力，但其工程造價(jià)相對(duì)較高(約超過(guò)錨桿50%);當(dāng)然也可以采用抗拔樁結(jié)合地梁底板來(lái)抵抗水浮力，但由于本工程局部抗浮需求較大，抗拔樁需要設(shè)置很多，布樁是個(gè)很大的問(wèn)題，相應(yīng)的基礎(chǔ)梁配筋大，而且抗拔樁還需要進(jìn)行裂縫控制計(jì)算，施工也較為復(fù)雜，工期將大大延長(zhǎng)。結(jié)合起來(lái)最終選擇了抗浮錨桿的形式。
二、總結(jié)
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案階段針對(duì)具體情況可按如下方面考慮：
1. 設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)方可給出多種方案，結(jié)合實(shí)際的工期安排、成本考慮、安全性能等方面，組織業(yè)主方和施工方一起從各自的角度進(jìn)行取舍。
2. 設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)不同的地質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)分區(qū)域的考慮基礎(chǔ)方案。
3. 各方需要在早期就進(jìn)行相互溝通，越是較早的提出問(wèn)題則越減小過(guò)程和結(jié)果的認(rèn)識(shí)差異，目標(biāo)容易趨于一致。
4. 基礎(chǔ)的重要性對(duì)于任何一個(gè)建筑都很高，也具有很大的不確定性，雖然改善的方法有很多，但思路基本上都是從增加地基承載力、均勻控制沉降的方向考慮。
5. 多層地下室抗浮會(huì)增加不少成本，而這方面的工程事故也時(shí)有發(fā)生，最常見的是控制不好裂縫而導(dǎo)致地下室大面積漏水，設(shè)計(jì)人員不應(yīng)忽視。
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