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【摘要】地基基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分,直接影響建筑物的整體質(zhì)量和造價,設(shè)計人員應(yīng)優(yōu)化高層建筑地基基礎(chǔ)方案,確保建筑安全性和經(jīng)濟性的有效結(jié)合。論文介紹了高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要依據(jù)和基本要求,并結(jié)合工程實例,分析了地基基礎(chǔ)方案優(yōu)選時應(yīng)考慮的因素。
【關(guān)鍵詞】高層建筑;地基;基礎(chǔ)方案
1引言
現(xiàn)階段,城市用地緊張問題越來越嚴(yán)重,使高層建筑的建設(shè)規(guī)模不斷擴大。高層建筑地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點內(nèi)容,具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性的特點,在實際工程設(shè)計過程中,設(shè)計人員應(yīng)注重地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)化和選擇,這樣不僅能提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量和安全性,還能為企業(yè)帶來更多的效益。
2高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要依據(jù)和基本要求
2.1主要依據(jù)
由于影響地基基礎(chǔ)的因素較多,設(shè)計人員應(yīng)通過地基基礎(chǔ)設(shè)計的理論依據(jù),逐一分析這些影響因素,并制定不同的設(shè)計方案進行對比,從中選擇更加合理的基礎(chǔ)設(shè)計形式。其中,地基基礎(chǔ)設(shè)計方案比選的主要內(nèi)容為地質(zhì)參數(shù)、上部設(shè)計、地下室設(shè)計等,受地基基礎(chǔ)自身特殊性的影響,在選擇設(shè)計方案的過程中,設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)地勘報告及其他相關(guān)檢測報告,為保證基礎(chǔ)設(shè)計的合理性提供依據(jù)。
2.2基本要求
高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計的基本要求主要有:地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算;分析設(shè)計過程中結(jié)構(gòu)的整體受力情況;計算天然地基形變量、樁基沉降、基礎(chǔ)水平位移、承載力、抗裂性能等。在實際設(shè)計過程中,應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)滿足定性設(shè)計的要求;(2)滿足承載力和變形要求。
3高層建筑地基基礎(chǔ)方案的優(yōu)選
3.1合理設(shè)置沉降縫
設(shè)計人員在高層建筑地基基礎(chǔ)的設(shè)計過程中,需要深入分析各影響因素。不均勻沉降是地基基礎(chǔ)設(shè)計中的常見問題,會影響基礎(chǔ)形式和整體施工質(zhì)量。因此,在設(shè)計階段,應(yīng)根據(jù)建筑方案合理設(shè)置沉降縫,分析主體結(jié)構(gòu)形式,出現(xiàn)不均勻沉降時,應(yīng)根據(jù)計算出的沉降變形曲線,合理調(diào)整基礎(chǔ)布置,使基底反力趨于均勻。除此之外,確定設(shè)計方案時,需要充分比選各種基礎(chǔ)設(shè)計方案。由于不同建筑類型之間的差異性較大,加之在不同的地質(zhì)情況下,選用的基礎(chǔ)形式和尺寸有較大的差異,因此,根據(jù)實際情況優(yōu)選設(shè)計方案尤為重要。
3.2確定基礎(chǔ)埋深
通常情況下,基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足以下要求:(1)在抗震設(shè)防區(qū),除巖石地基,天然地基上的箱形和筏形基礎(chǔ)的埋置深度宜不小于建筑物高度的1/15;(2)樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度(不計樁長)宜不小于建筑物高度的1/18的要求。確定埋置深度時,應(yīng)考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面,需要滿足下列要求:當(dāng)建筑物采用巖石地基或采取有效措施時,在滿足地基承載力、穩(wěn)定性要求及相關(guān)規(guī)定的前提下,基礎(chǔ)埋深可不受(1)(2)的限制。當(dāng)?shù)鼗赡墚a(chǎn)生滑移時,應(yīng)采取有效的抗滑移措施。
3.3提升建筑的穩(wěn)定性
一般而言,相關(guān)規(guī)范對基礎(chǔ)的穩(wěn)定性設(shè)計做出了詳細的規(guī)定,設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)原始場地的各地貌標(biāo)高,地勘報告中各地質(zhì)剖面進行詳細分析,得出各土層的特性,特別是基巖起伏較大的地區(qū)以及施工區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的陡坎等不利地形,要重點分析。地下水位對基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響也較大,特別是高填方或坡地建筑,這時不能單一地依據(jù)地勘報告中給出的地下水位標(biāo)高,需要結(jié)合工程經(jīng)驗和周邊場地進行綜合判斷合理取值,才能確保建筑的穩(wěn)定性[1]。
4工程實例
4.1工程概況
某項目位于某市新區(qū),抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度值為0.30g,設(shè)計地震分組為笫三組。場地類別為III類,特征周期Tg=0.65s。設(shè)計使用年限為50年,建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類),建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級。該項目為8棟地上32層的高層住宅樓組成,下設(shè)有2層地下室。地下室的功能主要為車庫,負2層局部區(qū)域設(shè)置有人防。高層住宅結(jié)構(gòu)形式采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
4.2場地地質(zhì)概況
根據(jù)地勘報告,該施工區(qū)域的土層主要為③1黏土和③2粉質(zhì)黏土,根據(jù)建(構(gòu))筑物特點,以上地層作為天然地基基礎(chǔ)持力層不能滿足荷載及變形的要求,因此,建議采用樁基礎(chǔ)。場地土層分布由上到下主要有:回填土、黏土、泥炭質(zhì)土、粉土。其中,黏土、泥炭質(zhì)土和粉土在鉆孔揭露勘探深度范圍內(nèi)交替分布且層位穩(wěn)定,分布均勻,整個場地土層變化較小。
4.3各地基基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟、技術(shù)分析
根據(jù)本工程地質(zhì)情況和建筑物自身特點,高層主樓采用筏板加樁基礎(chǔ),樁為抗壓樁。其他部分采用獨立承臺加樁基礎(chǔ),樁均為摩擦樁。根據(jù)地勘報告所提土層,在基底以下多分布黏土、粉土。在基底以下分布有泥炭質(zhì)土,樁應(yīng)穿透此土層?;滓韵?8~42m分布有③6黏土,在該層中間夾雜著③6-1泥炭質(zhì)土層,若以該土層為樁端持力層,會產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉降,而基底以下40m以上為③7層黏土層,該土層較厚,故主樓樁基應(yīng)選用該土層為樁端持力層。根據(jù)地質(zhì)情況和建筑物特點,本工程可采用預(yù)制管樁,長螺旋鉆孔灌注樁,旋挖樁作為樁基礎(chǔ)。根據(jù)市場造價資料,預(yù)制管樁的成本最低,其次是長螺旋鉆孔灌注樁,最貴為旋挖樁。由于樁長需要在40m以上才能進入持力層,超出目前市場上長螺旋鉆孔灌注樁常用的施工長度,故此樁型不能達到要求。根據(jù)周邊地塊的工程經(jīng)驗,采用的預(yù)制管樁在引孔后樁長只能大約控制在30m。故雖然在理論上預(yù)制管樁可以達到設(shè)計所需的長度,但在采用3節(jié)樁后,每節(jié)樁焊接接頭的施工質(zhì)量仍然難以保證,因此,雖然該樁的造價最低,但是不能采用。故本工程最終選用旋挖樁基礎(chǔ)。擬在高層塔樓下采用800mm直徑的旋挖樁(可采用后注漿),有效樁長40~46m。其他部分荷重較輕建筑下建議采用管樁PHCAB500mm(100mm)或管樁PHCAB400mm(95mm),有效樁長13~15m。
5結(jié)語
綜上所述,地基基礎(chǔ)設(shè)計方案的優(yōu)化和完善不僅能夠確保地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性,還能夠為高層建筑工程的整體質(zhì)量提供保障,進而推動建筑業(yè)的發(fā)展,因此,技術(shù)人員必須注重地基工程的整體質(zhì)量,根據(jù)工程施工現(xiàn)場的實際情況,充分考慮建筑成本、穩(wěn)定性、功能性,合理地選擇地基基礎(chǔ)方案。
【參考文獻】
【1】丁昕.高層住宅樁基選型及設(shè)計實例[J].建筑技術(shù),2015,46(9):794-796.
作者:康澤娟 單位:云南省設(shè)計院集團