岩溶地区高层建筑基础设计实例

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　科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２０１０ ＮＯ．０２

ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ建　筑　科　学岩溶地区在我国有广泛的分布,随着经济

的高速发展在岩溶地区建设高层建筑是不可

避免的。如何使建于岩溶地质条件上的高层

建筑基础安全可靠、经济合理,这问题往往令

建筑工程师感到棘手。本文通过工程实例,介

绍一种切实可行的基础形式。

1 工程概况

花都区某住宅项目位于广州市花都区新

华街天贵路,塔楼地面以上25层,裙楼为1层商

铺,设有一层地下室。结构体系为部分框支剪

力墙结构。

根据《岩土工程勘察报告》,本场地地质概

况如下。

1.1人工填土(Qml)

①杂填土层:层厚0.60m ～3.6m,松散。

1.2第四系冲积层(Qal)

②-1粉质粘土层:可塑,层厚1.20～4.60m 。

②-2砾砂层:饱和,稍密,层厚0.50～3.20m,

承载力特征值fak=160kPa 。

②-3粉质粘土层:棕红,可塑～硬塑,层

厚1.20～10.70m,承载力特征值fak=170kPa;

1.3 第四系残积土层(Qel)

①粉质粘土:可塑,层厚0.80～9.32m,承

载力特征值160kPa 。

2.4石炭系下统灰岩

④-1中风化灰岩层:该层溶蚀强烈且极不

均匀,已布置23个地质钻探孔,其中有14个钻

孔揭露有溶洞;

④-2微风化灰岩:天然单轴无侧限抗压强

度标准值frk=57.3MPa 。

2 基础设计方案

本工程地下室底板底坐落在②-3粉质粘

土层上,为使基础设计尽可能安全可靠、经济

合理,故考虑了以下几种基础方案。

2.1 天然地基上的筏板基础

筏板基础的外边缘取塔楼周边轮廓线外

伸1m,按照上部荷载导算所得,筏板基础底面

处的平均压力值Pk=316kPa;相比之下,天然

地基承载力特征值fak=170kPa,经深宽修正

后,承载力特征值fa=220kPa,由此可看出天然

地基的承载力不足。

2.2 预制桩基础

由于本场地岩层埋深浅、岩溶发育且岩

面起伏较大,如采用预制桩,桩端支承在基岩面上,当桩端以下的岩层存在溶洞且溶洞顶盖较薄时,桩基在使用过程中,可能出现刺穿溶洞顶盖的危险。2.3 钻(冲)孔灌注桩支承在完整微风化灰岩层上的钻(冲)孔灌注桩在理论上是可以满足承载力要求的,但实际施工过程中会遇到以下问题。为保证桩承载力,桩底端要求至少有3倍桩径厚度的完整中、微风化灰岩,故桩端持力层的选择必须依靠桩基超前钻探资料,而体积细小的溶沟、溶槽连超前钻也很难揭露。如遇到多层溶洞,会导致入岩施工困难,桩长较长,费用高,也存在钻头或冲击头卡入溶洞的可能性。冲(钻)孔桩钻至岩面及穿过溶洞时,易出现大量漏浆的现象,从而可能造成桩孔坍塌。2.4 人工挖孔桩该场地地下水丰富,属于限制使用人工挖孔桩基的情形,故不考虑采用人工挖孔桩基;2.5 CFG 桩复合地基结合筏板基础此基础形式既充分利用了天然地基的承载力,又通过设置短而密的CFG 桩发挥了从基底到岩面间土层的侧阻力和端阻力;而且筏板基础有足够的刚度消除地基的沉降差。因此,本工程采用了CFG 桩复合地基结合筏板基础,以下简要说明该基础的设计过程。3 CFG 桩复合地基结合筏板基础的设计采用φ500的CFG 桩,以1.2m ×1.2m 的间距布桩,桩终孔于岩面,有效桩长8m 。算得单桩竖向承载力特征值Ra=up ∑qsili+qpAp=π×0.5×25×8＋500×π×0.52/4=412kN 。复合地基承载力特征值

按下式估算其中,面

积置换率m=;桩间土承载力折减系数β=0.75,天然地基承载力特征值f s k =170

k P a ;所以k N 经深度修正,fsp=357kN>316kN,地基承载力满足要求。由于基地可压缩土层只有8米深,经核算,地基总沉降量为18mm 。为充分利用桩间土得承载力,桩顶和承台之间设置200厚碎石褥

垫层。筏板设计厚度1000mm,在墙柱根部局部加厚成柱墩。柱墩根据冲切要求厚度在1200mm 至1600mm 。筏板的计算分析采用中国建研院编制的基础设计软件JCCAD 进行有限元分析,计算过程在此处不再敷述。4 工程效果CFG 桩采用长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩,该施工工艺具有成桩速度快、费用低、噪音和泥浆污染少的特点。工程完工后,经核算,CFG 桩实际施工工期为1.5个月,而钻(冲)孔灌注桩所需工期为3个月;CFG 桩的工程造价比钻(冲)孔灌注桩的工程造价节约了30％。现工程已封顶一年,按照沉降观测的结果来看,各柱、剪力墙的沉降量在7mm ～10mm 之间,沉降均匀且总体沉降量很小,由此证明了CFG 复合地基结合筏板基础很适合应用到岩溶地区的高层建筑中。参考文献[1] JGJ.79-2002,建筑地基处理技术规范[S].[2] GB.50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].岩溶地区高层建筑基础设计实例

禤岳刚1 禤岳智2

(1.广州智海建筑工程技术有限公司第五设计所 广州 510080;2.佛山市三水博维规划建筑设计院有限公司 广东佛山 528100)摘 要:在岩溶地区建设高层建筑,基础选型至关重要,本文通过工程实例介绍一种安全可靠,经济合理的基础形式——水泥粉煤灰碎石桩(下文中简称CFG 桩)复合地基结合筏板基础,为同类工程提供借鉴。

关键词:岩溶地区 CFG 桩 筏板基础 基础沉降

中图分类号:TU7文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2010)01(b)-0085-01