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        某沿海地區(qū)超高層建筑樁基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2018-05-23 02:56:13
        山西建筑 2018年11期
        關(guān)鍵詞:延米云母粉質(zhì)

        李 旭

        (同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司,上海 200092)

        0 引言

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大型城市人口密集,對空間需求急劇增加,為解決土地緊張問題,超高層建筑物越來越多。在超高層建筑物的建設(shè)費(fèi)用中,基礎(chǔ)部分占比較大,因此對超高層建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),可大幅提高建設(shè)經(jīng)濟(jì)效率。上海地區(qū)位于長江三角洲沖積平原上,場地土層多為淤泥質(zhì)土和粉質(zhì)黏土以及砂土互層,地質(zhì)條件較差,因此超高層建筑物多采用樁筏基礎(chǔ)形式,且基礎(chǔ)造價(jià)很大。為此以一工程實(shí)例對樁基綜合經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行優(yōu)化評估。

        1 項(xiàng)目概況

        本項(xiàng)目位于上海前灘地區(qū)核心地帶,為超高層建筑,地上56層,建筑高度279.850 m,結(jié)構(gòu)高度249.500 m,建筑面積為160 586 m2,平面尺寸為54.0 m×54.0 m,核心筒尺寸30.0 m×28.0 m,柱距9 m,為型鋼混凝土外框架(型鋼混凝土柱+鋼梁)和鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系。地下3層,基礎(chǔ)埋深14 m,基礎(chǔ)采用灌注樁基+筏板的結(jié)構(gòu)形式,其中筏板厚度為3 300 mm。

        2 工程地質(zhì)條件

        擬建場地屬濱海平原地貌,場地內(nèi)地勢較平坦,地下水高水位相對標(biāo)高為-0.8 m,地下水低水位相對標(biāo)高為-1.8 m。樁頂相對標(biāo)高-17.200 m,高程為-12.400 m,沿樁身地基土分布情況如下:

        ⑤2-1灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土,平均厚度10.2 m,濕,稍密~中密,含云母,夾薄層黏性土,具交錯(cuò)層理,屬中等壓縮性土。

        ⑤2-2灰色粉砂,平均厚度13.0 m,濕,中密,局部密實(shí),含云母,夾薄層黏性土、粉土,具交錯(cuò)層理,屬中等壓縮性土。

        ⑤3-1灰色粉質(zhì)黏土,平均厚度9.4 m,軟塑~可塑,含云母,夾薄層粉土、粉砂,土質(zhì)不均勻,屬中等壓縮性土。

        ⑤3-2灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土,平均厚度10.9 m,濕,稍密~中密,含云母,夾黏性土、粉砂等,土質(zhì)不均勻,屬中等壓縮性土。

        ⑤3-3灰色粉質(zhì)黏土,平均厚度4.6 m,可塑,含云母,夾薄層粉土,土質(zhì)不均勻,屬中等壓縮性土。

        ⑦灰色粉細(xì)砂,平均厚度16.2 m,飽和,中密~密實(shí),主要成分為石英和長石,含云母,土質(zhì)不均勻,局部夾薄層粉質(zhì)黏土,屬低壓縮性土。

        ⑧灰色粉質(zhì)黏土與粉砂互層,平均厚度3.7 m,軟可塑或中密,含云母,具交錯(cuò)層理,夾粉砂互層呈“千層餅”狀,屬中等壓縮性土。

        ⑨青灰色粉細(xì)砂,平均厚度15.1 m,飽和,密實(shí),含云母,夾薄層黏性土,屬低壓縮性土。

        該場地采用灌注樁的樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值fs和樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值fp值見表1。

        表1 灌注樁承載力計(jì)算土層參數(shù)表 kPa

        3 樁基優(yōu)選

        3.1 持力層選擇

        綜合考慮塔樓下地質(zhì)條件中土層分布情況、各土層的承載力大小以及塔樓自身結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),選擇埋置深度相對合理、端阻力相對較大的⑨粉細(xì)砂層作為塔樓基樁持力層較為合理。

        3.2 樁長確定

        據(jù)地勘報(bào)告結(jié)果,持力層⑨粉細(xì)砂層深度在土層中起伏較小,樁端需進(jìn)入持力層且不小于3倍樁徑,基本確定樁長為68 m。

        3.3 樁徑選擇

        在選擇樁徑時(shí),需綜合考慮樁的長徑比,單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值Rd,樁身強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,每延米樁混凝土的經(jīng)濟(jì)效率,試樁要求,塔樓布樁情況對底板受力影響等因素。每延米樁混凝土的經(jīng)濟(jì)效率為單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值與每延米樁混凝土體積的比值。

        在這里對比了樁徑分別為850 mm,900 mm,1 000 mm時(shí)的相關(guān)參數(shù),見表2。

        表2 樁徑優(yōu)選相關(guān)參數(shù)表

        3.4 經(jīng)濟(jì)性分析

        通過對灌注樁持力層、樁長、樁徑對比選擇,結(jié)論如下:

        1)通常情況下,隨著樁徑的減小,每延米樁混凝土的經(jīng)濟(jì)效率會提高。但在本工程中,850 mm樁徑的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值受到樁自身強(qiáng)度限制,不能充分發(fā)揮土層受力,故而850 mm樁徑對應(yīng)的每延米混凝土的經(jīng)濟(jì)效率較900 mm樁徑偏小。同時(shí),850 mm直徑樁的長徑比達(dá)到80,相對較大,施工中容易產(chǎn)生斷樁、縮頸、夾泥、鋼筋籠下沉困難等問題。

        2)對于樁徑為1 000 mm的灌注樁,其單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值較大,導(dǎo)致試樁極限值達(dá)到21 400 kN,實(shí)際試樁時(shí)施工難度很大。

        3)樁徑選擇對底板受力也有較大影響。經(jīng)試算,隨著樁徑增大,單樁承載力設(shè)計(jì)值的提高,使得底板受到的沖切力及每延米剪切力相應(yīng)增大,這樣勢必要求底板采用更高強(qiáng)度等級的混凝土或要求底板厚度加厚,經(jīng)濟(jì)性降低。

        綜上所述,綜合考慮經(jīng)濟(jì)效率、施工難度、工程實(shí)際情況等因素,本工程選擇900 mm樁徑最為經(jīng)濟(jì)合理。

        4 結(jié)語

        超高層建筑物樁基礎(chǔ)優(yōu)選中,經(jīng)濟(jì)性評估需綜合考慮持力層、樁長、樁徑、長徑比、單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值Rd、樁身強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、每延米樁混凝土的經(jīng)濟(jì)效率、試樁要求以及塔樓布樁情況對底板受力影響等因素。

        參考文獻(xiàn):

        [1] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        [2] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

        [3] 徐晨宇.某濱海住宅小區(qū)多棟建筑樁基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2012,38(7):76-77.

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