地基处理对基础优化实例分析

　　张帆

　　摘要：设计单位在项目运行过程中通常过于保守，考虑并不那么周全，而基础对整体成本及工期影响较大，应在前期给予足够的重视，因此在必要的时候对设计进行优化。

　　关键字：基础优化 筏板 CFG桩

        一、项目案例

　　实际项目为北京某综合体，建筑面积30万平米，地基为细砂-中砂及卵石，地下室四层，裙房地上四层，1、2#楼为150米超高层，3、4#楼为100米高层。从项目情况分析，细砂-中砂及卵石所能提供的地基承载力较好，因此地基情况不错，如果没有特殊要求，使用浅地基完全可以满足基础设计要求。

　　经过初期的分析，结合项目中有高层及超高层，确定塔楼抗压基础三种方案：天然地基、CFG桩复合地基、桩基。裙房抗浮设计三种方案：抗拔锚杆、增加配重、设置基础梁局部配重。最终通过分析比较，1、2#楼采用桩基础，3、4#楼采用CFG桩复合地基，裙房采用抗拔锚杆(需要加强防腐措施)。

　　分析过程现实，1、2#楼原设计采用天然地基，板厚为4.2m，3、4#楼为3.0m，通过计算看出由于主楼沉降差较大，板厚也相应增加，受拉区域配筋率2.0%，其他为构造配筋。这个结果并不让整个团队满意，所以大家也在寻求更加优化更加简单同时又保证安全的方法。

　　首先我们考虑3、4#楼的总高度为100米，为控制差异沉降，减小板厚及控制配筋，核心筒考虑进行CFG桩复合地基处理，但由于增加施工步骤，对工期稍有影响，初始选用600mmCFG旋挖桩，共256根，按2台旋挖钻机每天施工8根桩，需要32天，后注浆滞后5天，共计增加了37天，而400mmCFG桩共738根，按每台长螺旋钻机每天施工30根桩，共计增加了25天，比600mmCFG旋挖桩节省了12天工期。而如果仅仅处理核心筒及周围地基，板厚将达到3米，底板受拉区域配筋率约为1.0%，但同时对核心筒及柱下均处理，板厚2米即可，底板受拉区域配筋率约为1.5%，其余均按构造配筋，大大减少了基础板厚和构造配筋。

　　其次我们再对于1#、2#楼进行同样的分析，如果也采用CFG桩处理核心筒和柱下地基，虽然做法上简单很多，但筏板厚度仍然需要2.5米，且受拉区配筋率较大，约为2.3%;如果采用桩基础，仅仅需要设置核心筒下的筏板厚度为2.5m，其余部分均为2.2m，底板受拉区配筋率减小为1.0%，其余均按构造配筋，钢筋也有较大幅度的减少。从工期的角度来考虑，如果采用灌注桩则共需要设计206根，按2台旋挖钻机每天施工4根桩，需52天。而如果采用桩长32m的CFG桩需要设计266根及23m长240根，按2台旋挖钻机每天施工7根桩，需73天。灌注桩比CFG桩可以缩短工期21天。

　　最后我们考虑裙房部分，由于总层数较少，所以分析问题的角度和高层超高层不同，裙房需要更多的考虑抗浮问题，并且由于地基承载力比较高，抗压的问题并不显著。而考虑抗拔时，抗拔锚杆和抗拔桩都是使用比较频繁的基础形式，施工现场都很常见，但抗拔锚杆布置更加灵活、造价更低的优点，但需考虑长期作用水浮力下抗浮锚杆防腐、耐久性等因素影响，所以锚杆锚入地基之前必须涂抹防腐材料，并且考虑到涨水期水头较高，而锚杆的弹性较强，布置太稀会导致水浮力造成的向上位移更大，因此在此增加经验系数进行加强;另外考虑在地下室底层增加填充材料，及采用无梁楼盖形式增加板厚以期望增加配重，不但解决了抗浮问题，还可减少主楼裙房之间差异沉降，减少底板内力，但其工程造价相对较高(约超过锚杆50%);当然也可以采用抗拔桩结合地梁底板来抵抗水浮力，但由于本工程局部抗浮需求较大，抗拔桩需要设置很多，布桩是个很大的问题，相应的基础梁配筋大，而且抗拔桩还需要进行裂缝控制计算，施工也较为复杂，工期将大大延长。结合起来最终选择了抗浮锚杆的形式。

　　二、总结

　　基础设计方案阶段针对具体情况可按如下方面考虑：

　　1. 设计过程中，设计方可给出多种方案，结合实际的工期安排、成本考虑、安全性能等方面，组织业主方和施工方一起从各自的角度进行取舍。

　　2. 设计过程中，应对不同的地质条件和上部结构分区域的考虑基础方案。

　　3. 各方需要在早期就进行相互沟通，越是较早的提出问题则越减小过程和结果的认识差异，目标容易趋于一致。

　　4. 基础的重要性对于任何一个建筑都很高，也具有很大的不确定性，虽然改善的方法有很多，但思路基本上都是从增加地基承载力、均匀控制沉降的方向考虑。

　　5. 多层地下室抗浮会增加不少成本，而这方面的工程事故也时有发生，最常见的是控制不好裂缝而导致地下室大面积漏水，设计人员不应忽视。