呂潮LV Chao；張洵ZHANG Xun

（廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司，廣州 510010）

1 工程概況

本工程為廣州地鐵某車輛段，位于廣花城際與芳白城際兩線交會站方石站西側(cè)地塊內(nèi)，南鄰流溪河，西鄰機場高速，該地塊現(xiàn)狀主要以農(nóng)田和魚塘為主，西側(cè)有少量的低層民房，北端有部分城中村與工廠。為上蓋開發(fā)項目，其中運用庫開發(fā)業(yè)態(tài)為住宅，建筑總高度為95m。為滿足蓋下車輛段的功能需求，采用定點全轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)預(yù)留形式，轉(zhuǎn)換層位于二層。本文選取運用庫典型區(qū)域，對基礎(chǔ)方案進行經(jīng)濟性比選。

選取運用庫典型范圍，建立兩層蓋板模型，如圖1所示。運用庫區(qū)垂軌方向以兩線跨（垂軌向柱距為13.3m）為主，局部為三線跨（垂軌向柱距為18.4m）；順軌向柱距為9.9m。對于轉(zhuǎn)換區(qū)域，考慮到上蓋開發(fā)戶型的不確定性，基礎(chǔ)設(shè)計時，轉(zhuǎn)換層以上荷載按轉(zhuǎn)換區(qū)域滿布上蓋開發(fā)荷載進行預(yù)留。

經(jīng)計算，運用庫典型范圍內(nèi)柱底力如圖2～圖3所示。運用庫轉(zhuǎn)換區(qū)域預(yù)留27層住宅荷載，柱底力在25414～77333kN之間；非轉(zhuǎn)換區(qū)域二層蓋板預(yù)留1.5m覆土荷載，柱底力在8716～10397kN之間。

2 工程地質(zhì)

勘察報告揭露，運用庫區(qū)為古近系（E）碎屑巖地層。下伏基為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。巖土層自上到下分別為：人工填土＜1＞；粉質(zhì)黏土＜4N-2＞＜4N-3＞；礫砂＜3-3＞、圓礫＜3-3A＞；局部中粗砂＜3-2＞；粉質(zhì)黏土＜5N-2＞；強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖＜7-2＞、中風(fēng)化粉質(zhì)泥巖＜8-2＞、微風(fēng)化粉質(zhì)泥巖＜9-2＞呈交替出現(xiàn)。

場地內(nèi)覆蓋層從上到下主要為填土層、沖積～洪積砂層、沖積～洪積砂層、殘積土層，覆蓋層的地基承載力特征值fak較低（45～240kPa不等），且覆蓋層厚度較厚，不適用采用天然基礎(chǔ)。因此，考慮方案可能采用的幾種樁型：鉆孔灌注樁（樁徑800mm、1000mm、1200mm和1400mm）、預(yù)應(yīng)力高強管樁（樁徑600mm）。沖（旋挖）孔灌注樁持力層選取為中、微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖（夾雜強風(fēng)化泥巖），靜壓預(yù)應(yīng)力管樁持力層選取為強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。

考慮鉆孔灌注樁（樁徑800mm、1000mm、1200mm和1400mm）和預(yù)應(yīng)力高強管樁（樁徑600mm和800mm）兩種基礎(chǔ)類型，結(jié)合運用庫區(qū)勘察鉆孔，該區(qū)域鉆孔灌注樁、高強預(yù)應(yīng)力管樁的平均樁長如表1所示。

表1 運用庫區(qū)域鉆孔灌注樁、高強預(yù)應(yīng)力管樁平均樁長

結(jié)合地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)體系、荷載大小等因素，采用廣東省房屋建筑與裝飾工程綜合定額（2018），按照2021年6月份信息價，對基礎(chǔ)方案進行比選，以確定合理的基礎(chǔ)方案。

3 轉(zhuǎn)換區(qū)域基礎(chǔ)

轉(zhuǎn)換區(qū)域柱底內(nèi)力較大，對于預(yù)應(yīng)力高強管樁，所需樁數(shù)較多、承臺面積較大，因此采用鉆孔灌注樁方案。灌注樁承載力特征值詳表1，考慮灌注樁承臺按2.5d距離布置。運用庫區(qū)灌注樁為端承摩擦樁，總體來說，對于以摩擦力為主的樁型，采用小直徑樁更為經(jīng)濟。

中柱柱底力為76178～77333kN，僅可采用1400mm灌注樁，若采用更小直徑的樁，樁中心距不滿足規(guī)范要求；邊柱柱底力為40645～43598kN，角柱柱底力為25414～27195kN，相比較于中柱柱底力，邊角柱柱底力較小，可采取更小直徑樁基對比。

選取典型區(qū)域，轉(zhuǎn)換區(qū)域中柱采用1400mm灌注樁樁，邊角柱分別按樁徑為1000mm、1200mm和1400mm的灌注樁基礎(chǔ)進行基礎(chǔ)布置和經(jīng)濟比選。不同直徑樁基布置方案如圖4～圖6所示。

綜合考慮承臺、基樁的工程造價，不同樁基方案比選經(jīng)濟指標如表2所示。

表2 運用庫轉(zhuǎn)換區(qū)域不同方案經(jīng)濟比選

從表2可知，轉(zhuǎn)換區(qū)域樁基+承臺總造價從低到高的順序依次是：方案三＜方案二＜方案一。結(jié)合上述分析，建議采用“中柱1400mm灌注樁+邊柱1000mm灌注樁”的方案三。

4 非轉(zhuǎn)換區(qū)域基礎(chǔ)

非轉(zhuǎn)換區(qū)域柱底反力為8716～10397kN，采用鉆孔灌注樁、管樁基礎(chǔ)進行基礎(chǔ)比選，灌注樁、管樁承載力特征值詳表1，考慮灌注樁承臺按2.5d距離布置，管樁承臺按3d距離布置。

選取典型區(qū)域，分別按樁徑為800mm、1000mm的灌注樁基礎(chǔ)和樁徑為600mm的預(yù)應(yīng)力高強管樁基礎(chǔ)進行基礎(chǔ)布置和經(jīng)濟比選。不同直徑樁基布置方案如圖7～圖9所示。

綜合考慮承臺、基樁的工程造價，不同樁基方案比選經(jīng)濟指標如表3所示。

表3 運用區(qū)非轉(zhuǎn)換區(qū)域不同方案經(jīng)濟比選

從表3可知，非轉(zhuǎn)換區(qū)域樁基+承臺總造價從低到高的順序依次是：方案三＜方案一＜方案二。運用庫裙樓區(qū)域，管樁較灌注樁經(jīng)濟性更好，其中樁徑為600mm的高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)造價低于樁徑為800mm高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)。因此，建議采用“600mm高強預(yù)應(yīng)力管樁”的方案三。

5 沉降驗算

5.1 樁基沉降驗算

本工程基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，結(jié)合3～4節(jié)，轉(zhuǎn)換區(qū)域采用“中柱1400mm灌注樁+邊柱1000mm灌注樁”方案，非轉(zhuǎn)換區(qū)域采用“600mm高強預(yù)應(yīng)力管樁”方案。同一結(jié)構(gòu)單元采取不同形式的基礎(chǔ)形式，需對樁基沉降進行驗算。轉(zhuǎn)換區(qū)域中柱和邊柱的柱底內(nèi)力差異較大，且轉(zhuǎn)換區(qū)域與非轉(zhuǎn)換區(qū)域樁基礎(chǔ)類型不同，因此分別選取典型的轉(zhuǎn)換區(qū)域與非轉(zhuǎn)換區(qū)域的樁基礎(chǔ)進行沉降計算，樁基礎(chǔ)布置方案及選取的典型樁基礎(chǔ)如圖10所示。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）進行樁基沉降計算，結(jié)合高壓固結(jié)試驗的試驗結(jié)果，對于＜7-2＞＜7-3＞強風(fēng)化碎屑巖巖石的壓縮模量取值如下：當(dāng)壓應(yīng)力為200～400kPa時，壓縮模量Es為12.9MPa；當(dāng)壓應(yīng)力為400～800kPa時，壓縮模量Es為19.1MPa；當(dāng)壓應(yīng)力為800～1600kPa時，壓縮模量Es為28.8MPa。對于＜8＞中風(fēng)化碎屑巖巖石和＜9＞微風(fēng)化碎屑巖巖石采用變形模量。經(jīng)計算，轉(zhuǎn)換區(qū)域中柱沉降量為17.1mm，邊柱沉降量為11.2mm；非轉(zhuǎn)換區(qū)沉降量為21.6mm。結(jié)合柱跨大小，轉(zhuǎn)換區(qū)域中柱與邊柱灌注樁基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)換區(qū)域灌注樁基礎(chǔ)與非轉(zhuǎn)換區(qū)域高強預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)的沉降差滿足規(guī)范要求。

5.2 樁基水平承載力驗算

本工程為全轉(zhuǎn)換框支剪力墻結(jié)構(gòu)，為超限高層，且基礎(chǔ)埋深不滿足建筑高度的1/18，需進行抗滑移驗算。結(jié)合勘察報告鉆孔，分別計算樁徑為1000mm、1400mm的灌注樁和600mm高強預(yù)應(yīng)力管樁的水平承載力。經(jīng)計算，600mm預(yù)應(yīng)力高強管樁水平承載力為80kN，1000mm、1400mm灌注樁水平承載力分別為400kN、800kN。對于中震作用下的樁基水平承載力進行驗算可知，對于樁徑分別為1000mm和1400mm的灌注樁以及樁徑為600mm的預(yù)應(yīng)力高強管樁均滿足中震作用下樁水平承載力的要求。

6 小結(jié)

根據(jù)以往項目經(jīng)驗，基礎(chǔ)成本約占同步施工車輛段蓋板總造價的30%～50%，因此，合理基礎(chǔ)形式的選取是降本增效的關(guān)鍵控制項。本文結(jié)合地質(zhì)條件及上部結(jié)構(gòu)荷載，選擇典型區(qū)域?qū)A(chǔ)方案進行了比選。對于轉(zhuǎn)換區(qū)域采用不同直徑的灌注樁，對于非轉(zhuǎn)換區(qū)域，采用高強預(yù)應(yīng)力管樁。在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，確定了經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)方案，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益，促進了地鐵建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。