商业综合体的基础设计

商业综合体的基础设计

刘常奎1王秀镇2

1山东泰鸿置业有限公司山东烟台264000；2烟台毅德国际商贸城有限公司山东烟台264001

摘要：依托某商业综合体主楼基础设计，通过技术资料研究，根据结构层数、荷重分布等特点，充分考虑场地土层分布性状与物理力学特性、沉桩可能性及经济优势等因素，对多种可行性基础方案的技术和经济性进行比较，选择最优方案，在满足工程承载力要求的同时，又能较大幅度地减少工程造价，具有较高的经济效益，设计思路可供同类工程参考。

关键词：商业综合体；基础设计

１、工程概况

某商业综合体位于扬州市邗江区，近临欧尚超市。工程场地平整，总用地面积２．０６万ｍ２，总建筑面积１０．２９万ｍ２。主要建筑物概况如下：主楼为办公楼，２７层，长５８．８ｍ，宽２７．６ｍ，高９８．４ｍ，采用框架－剪力墙结构，基础埋深为１０．８ｍ。裙楼为餐饮、商业及影厅，地上３层，总长１２０．０ｍ，总宽１０５．０ｍ，高１４．４～２５．５ｍ，采用框架结构，基础埋深为９．８５ｍ。建筑场地内地下２层满布，采用框架结构，最大柱间距８．４ｍ×８．４ｍ，基础埋深为９．８５ｍ。一层结构总平面局部示意图见图１所示。主楼抗震设防类别为标准设防，剪力墙、框架的抗震等级为二级，裙房以下抗震构造措施等级为一级，以上部分为二级；裙房为重点设防。建筑地基基础设计等级为甲级、桩基设计等级为甲级。

2、主楼的基础方案选择

2.1基础形式

本工程主楼为１００ｍ的高层建筑，地下２层，底板坐落在第③层中密的粉砂层上，地质情况良好，该土层的地基承载能力特征值为１８０ｋＰａ。经初步建模试算比选，首先摈弃了两种基础方案：１）管桩基础，因本场地的第⑤层土为中密的细砂层，标准贯入试验锤击数均在２５～３０之间，如果采用管桩的基础形式需穿透该土层，沉桩有一定的困难且挤土效应明显，将极大增加施工难度、工期和造价；２）１０００ｍｍ直径的灌注桩基础，该桩型需求的最小桩间距达到３ｍ，布桩相对困难且不能充分发挥桩身的承载能力。最终，选取了以下五种基础方案进行比较分析：（１）８００ｍｍ直径普通灌注桩；（２）８００ｍｍ直径后注浆灌注桩；（３）９００ｍｍ直径普通灌注桩；（４）９００ｍｍ直径后注浆灌注桩；（５）采用复合地基基础方案（即ＣＭ桩基，刚性桩初步采用４００ｍｍ直径的管桩）。

2.2基础形式的技术比较

在经济性比较阶段即对项目进行整体建模试算，并根据试算结果做出各基础方案基本准确的施工图，以此作为分析依据，若建筑方案不调整且前期试桩的结果满足设计要求，主楼基础误差基本可以控制在８％以内，具有较准确的参考价值。五种基础方案的技术指标对比如表1、表2。

表1各基础形式的技术比较

表2各基础形式的经济性比较

表1中数值说明：（１）灌注桩桩身承载力采用混凝土强度Ｃ３５，配筋率０．２％，（２）单桩承载力特征值（目标值）为当桩身受压承载力与１．３５倍单桩承载力特征值接近，此时为可充分利用桩基的最优方案，以此原则确定各桩型的桩长。（３）参考周边类似场地土参数及工程试桩资料可知，与实测摩阻力相比勘察报告数值偏小，桩基实际承载力较理论值一般要高出１０％左右，即承载力特征值（理论目标值）接近于桩身承载力／（１．１×１．３５）为宜。根据现已完成的施工前９根试桩报告可知，管桩实际承载力是理论计算值的１．１５倍，桩基实际承载力基本符合设计要求；（４）方案５为刚性桩复合地基，其理论承载力特征值为５００ｋＰａ＞主楼基底平均压力４４０ｋＰａ。

2.3基础形式的经济性比较

表2中数值说明：（１）灌注桩及管桩价格为结合当地物价部门指导文件及厂家报价的结果；（２）各方案桩基总价由单桩体积×根数×单价计算得出；（３）底板费用单价为７２０元／ｍ３（含混凝土和钢筋），另因各基础方案的桩基布置形式不同，底板总面积有差异，故底板费用略有不同；（４）方案５考虑施工图阶段，核心筒位置会局部加厚，故整体按照均厚１．４ｍ考虑；（５）后注浆灌注桩在灌注桩造价的基础上多了一道后注浆的费用，桩身单价根据以往项目的决算经验估算得出该桩型的价格约为１３５０元／ｍ３。

2.4基础形式的确定

通过以上的技术和经济性比较，并结合类似的项目建设经验可知，管桩复合地基方案综合造价最省，比第二优选方案８００ｍｍ后注浆灌注桩方案节约４４％；且采用管桩复合地基方案能大幅缩短施工工期，可带来不菲的经济效益，故最终选择复合地基方案，并同业主与当地审图中心沟通后，确定了该方案的可行性。

3、主楼管桩复合地基的设计思路

本工程主楼部分采用复合地基的基础方案，考虑到在主楼范围内施工７８０根管桩会产生一定的挤土效应，沉桩会对附近建筑物、地下管线及周边环境产生不利影响，同时也会对先入桩基产生挤压，并增加后期的沉桩困难，设计时主要采取以下措施来解决可能产生的挤土效应问题：

3.1桩基础设计措施

（１）控制桩间距及置换率。本主楼的桩基最终采用直径４００（短桩，桩长１７ｍ，共４８１根）与直径５００（长桩，桩长３０ｍ，共２３９根）并用的长短桩复合地基方式，相较于单一短桩节省桩数６０根，适当加大桩间距，桩间距为４．５ｄ，其置换率为４．４８％＜５％。

（２）控制４００ｍｍ短桩进入第⑤层土（中密细砂）的深度，最深为３．０ｍ；５００ｍｍ长桩进入第⑦层土（中密细砂）的深度，最深为３．０ｍ，沉桩困难区域采用引孔。

3.2沉桩施工前的措施

（１）开挖防挤沟。主楼南部靠近原有建筑部位，考虑在主楼桩基施工区域与比邻建筑之间开挖宽度为１ｍ，深度为２～３ｍ的防挤沟，以阻隔打桩产生的挤压对周边建筑及道路的影响。

（２）设置应力释放孔。在防挤沟内设置一排直径６００ｍｍ，孔深１５ｍ，孔间距２．５ｍ的应力释放孔。为防止孔壁坍塌，孔内安放Φ５００钢筋笼（构造配筋），钢筋笼外围绑扎毛竹片用于挡土，孔内可随时抽取水泥浆。

（３）设置观测点。在防挤沟外侧布置四个观测点，在场地内及已经施工好的桩基布置观测点，记录各观测点的数据并做好相关记录，以便及时指导施工顺序、沉桩速度的合理调整和安排。

3.3施工中的措施

（１）钻土引孔。本工程的预钻孔可采用３００ｍｍ直径，长度为现有地面下１５ｍ，引孔可有效的减小挤土、降低孔隙水压力及加快孔隙水压力的消散，还可以保证送桩器顺利拔出。

（２）合理的安排沉桩顺序。先施工工程桩后施工支护桩；先施工主楼部分的桩基后施工裙房部分的桩基；先施工５００直径的长桩再施工４００直径的短桩；主楼宜采用自西向东，从南到北的施工顺序；对同一排桩则按照一定间隔进行压桩的跳打方式施工。

（３）对总桩数１０％的桩顶上涌和水平位移进行监测。以防止后期施工的管桩对已经施工好的桩基产生挤压力使之上浮，若上浮应控制沉桩速率。

（４）控制沉桩速率。沉桩初期可按照正常沉桩速度施工，若发现观测点（土体及桩顶）的水平位移、竖向位移超过报警值，应减缓沉桩速率。

（５）选择合适桩锤。通过工程前试桩来选择合适的锤型。

4、结语

在基础设计的方案选择时应开拓思路，不局限于常规单一做法，仔细研究技术资料，对多种可行的方案进行具体分析，使场地提供的地基承载力得以充分发挥，以获得对单体工程总体既安全可靠、又具有较高的经济效益和社会效益，符合绿色建筑设计的理念，可为类似工程结构的基础设计提供参考。

参考文献：

[1]济南勘察测绘研究院．济南西客站市政配套工程岩土工程勘察报告[R]．2010．

[2]JGJ94--2008建筑桩基技术规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

[3]桩基础和筏板基础设计软件JCCAD（2010版）用户手册及技术条件[M]．北京：中国建筑科学研究院，2011．