邓景新
广州大学建筑设计研究院 邮编510620
摘要：基础是造价比较大部位，本文从建筑特性及地质勘察报告分析，并依据现行规范进行了项目的基础选型分析，可为基础设计选型提供一种思路。
关键词：高层 结构设计 基础选型
引言：随着城市的发展，越来越多的高层建筑正在建设中。在追求速度的过程中，结构的安全性是必须遵循的，同时经济性也是建设者比较重视的。高层建筑的主体结构成本中，基础是造价比较大部位，所以基础正确选型尤为重要。
项目概况：项目位于广州增城区，抗震设防烈度6度，50年一遇的基本风压为0.5kN/m2。4号楼创意会展中心，建筑高度94.55m，主体采用剪力墙结构形式。5号楼时尚SOHO展览中心（含文化功能楼），建筑高度98.45m，，主体采用剪力墙结构形式。6~7号楼综合文化活动中心，建筑高度89.55m，主体采用剪力墙结构形式。总建筑面积99077.4平方米。
场地工程地质概况：拟建场地地貌单元为残丘夹丘间洼地地貌，场地东北面为塑料厂办公楼及厂房，东面为市政大道，南面为山地树林，西面为轮毂厂及空地。场地总地势是北面低及南面高。场地揭露土层从上到下依次为第四系人工填土层（Q4 ）、冲积层（Q4 ）、残积层（Q4 ）,下伏基岩为燕山期花岗岩（γ）。边坡位于拟建场地西南侧，呈方型，全长约230米，坡高约5～25米，山体总体坡度 30～35度。
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注：1 对于钻冲孔桩，表中数值乘以0.8，长桩宜取低值0.7；
2 桩端扩大头时，扩大头斜面部分取C2=0；
3 当桩端嵌入基岩深度hr<0.5m时，取C2=0。
典型的地质剖面图：
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由于塔楼位置坐落于XK50~XK52位置，纯地库位置坐落于XK48~XK50位置，属于塔楼部分底板下的土质软，纯地库位置的部分底板下的土质硬。
一、预应力管桩可行性分析
(1）预应力管桩成本较低，工期短，桩身质量容易得到保证，对地基承载力的利用较高。桩径以满足设计要求为准，桩长可根据剖面图估算，由于桩端持力层变化较大，桩长应根据持力层埋深及现场沉桩阻力等综合因素确定，桩端进入强风化花岗岩<5-2>层持力层深度不宜小于2D（D为桩径），预应力管桩为摩擦型桩基，桩径可选用Φ400mm～600 mm，预估桩长6.0~25.0m。需进行变形验算。
(2）本场地周边交通较便利，有利于预制桩机械设备进入，场地填土整平压实后，地表层土质较好，能满足打（压）桩机的行走要求。
(3）素填土、粉质粘土、淤泥、粉砂和砂质粘性土层具有一定的厚度，预制桩可以进入并可以穿透这些土层。
(4）全风化花岗岩、强风化花岗岩岩体极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类，采用预应力管桩可进入本岩层。
(5）当地下室开挖后，局部地段桩长出现桩长偏短，容易造成断桩等问题，若桩长小于10m时，降低承载力使用。桩基施工建议可采用静压方式，单桩承载力可采用摩擦端承桩公式进行估算，设计承载力应通过静载试验来确定，无静载资料时，静压桩终压标准和单桩竖向抗压承载力特征值可参照广东省《静压预制混凝土桩基础技术规程》（DBJ/T 15-94-2013）第5.4.15条的规定来确定。
(6）静压桩为挤土桩，由于挤土效应可能产生浮桩，对于浮桩问题的处理，应优先桩型及施工方法，优先选用静压法，以减少施工振动对周围管桩的影响；严格控制压桩顺序，在软土地区施工较密的群桩时，沉桩次序不当，容易时桩向一侧挤压造成位移或涌起，沉桩时应考虑挤土效应，对不同深度的桩基，应先深后浅、先大后小、先长后短，同一单体建筑物，一般要求先施压场地中央的桩，后施压周边的桩，当一侧毗邻建筑物时，由毗邻建筑物处向另一方向施压；适当加大压桩终压力值；适当扩大监测范围。对已发生上浮的桩，必要时可采用复压的办法处理。施工应予以注意。
二、钻（冲）孔灌注桩可行性分析
1）钻（冲）孔灌注桩的优点是：适用范围广，能穿越地下水位上下的各类复杂地层，能形成较大的单桩承载力，成桩质量较好，适应各种地质条件和不同规模的建筑物的优点。缺点是：造价高，施工速度稍慢，周期长，产生泥浆较多对施工场地环境要求稍高，有噪声等。桩径可选用Φ800mm～1200mm，桩长范围预计在15~30m左右（现地面估算），桩端以连续完整的中、微风化花岗岩为持力层，桩端全断面宜进入完整岩层≥0.5m，桩底以下完整基岩≥3D（D为桩径）且不小于5m。
2）场地周边交通较便利，有利于钻孔桩机械设备进入，场地填土整平后，地表层土质条件较好，能满足钻（冲）孔桩机的行走要求。
3）中/微风化岩成桩稳定性较好，可作为钻（冲）孔桩的桩端持力层。
4）受节理裂隙发育的影响，花岗岩风化不均匀，局部地段揭露有孤石，造成地基土软硬极不均匀，对钻(冲)孔灌注桩，易误判为稳定岩层，若按嵌岩桩设计，需作基桩超前钻探，以查明桩端持力层的完整性及连续性。
三、单桩承载力估算
以上各桩型单桩竖向承载力特征值须通过现场载荷试验确定，亦可根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》[3](DBJ15-31-2016)第10.2.3、10.2.10条等公式进行估算，即:
非嵌岩桩（预应力管桩）：Ra=μp∑qsiali +qpaAp
嵌岩桩： Ra = μ∑qsiali + C1?rpAp+μp C2?rshr
四、天然地基+筏板基础的可行性分析
根据本次拟建场地的特点，纯地下室部分可采用浅基础，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，可按规范[1]修正地基承载力特征值，必要时经地基变形计算后确认。在采用浅基础方案,注意浅基础地基土的均匀性，合理的调整基础的埋深力求基础地面下的土层均一，避免地基产生差异沉降。同时应进行沉降验算,并且设计时建议进行抗拔设计。
根据本次勘察揭露地层情况，结合建筑物的结构[2]特点基础方案如下：
拟建建筑物上部荷载大，对沉降要求较为敏感，而塔楼部分底板下所在的土层为强风化和部分全风化，可采取复合地基[5][6]的基础形式（可以节省桩基部分的造价）。设计时，复合地基承载力建筑地基处理技术规范（JGJ97-2012）第7.1.5条进行估算。塔楼范围采用刚性桩复合地基处理+筏板基础形式，复合地基部分的刚性桩采用直径500mm,AB型、壁厚125mm高强混凝土预应力管桩，以全~强风化岩作为管桩基础持力层，具体以符合设计要求为准，预估桩长6～15m，由于桩端持力层变化较大，桩长应根据持力层埋深及现场沉桩阻力等综合因素确定，桩端进入强风化花岗岩<5-2>带持力层深度不宜小于1m。
预应力管桩施工对环境的影响及工程措施：
(1）正式施工前组织试钻确定合适的施工工艺与设备，加强施工管理。
(2）桩基施工前，应根据场地的地层条件，拟定打桩顺序，桩基施工应防止可能出现的断桩、偏桩、挤土效应等不良后果。
(3）预制桩施工对环境的影响主要是桩被贯入土中后，地基土受到桩的挤土作用，在周围土体中产生较大的水平位移，因此导致周边环境中的地面建筑或地下管道、管线等设施破坏。
(4）建议在有代表性的地段，特别是强风化花岗岩变化较大的地段进行试打(压)桩，取得现场施工经验。
(5）作为挤土桩，沉桩过程的挤土效应可能导致断桩、桩端上浮、增大沉降、承载力降低等，施工过程中应对已施工桩的桩端标高进行监测，沉桩结束后，宜普遍实施一次复打复压。
(6）受岩性、节理裂隙发育程度不同及风化不均匀因素的影响，局部区域见分布无规律性的相对硬夹层，如在强风化层中夹有中风化岩（花岗岩球状风化残留体），不排除场地其他区域也存在的可能性，对桩型选择及桩基础施工有一定的影响，如施工中偶遇中风化花岗岩孤石，预应力管桩成桩困难且桩长不能满足设计要求时，可采用预钻孔法或加桩等方式处理。
(7）单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。桩基检测可按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》[4](JGJ106)进行。
(8) 施工完毕后，应按规范要求对预制桩进行低应变反射波法试验以检测桩身的完整性，同时按规范要求对预制桩进行高应变法试验以检测桩身的完整性和基桩的竖向抗压承载力，或对预制桩进行载荷试验以检测单桩承载力。
(9）施工过程动力式施工机械产生的噪声，施工场地挖掘、装载、运输等机械设备作业噪声将对周边环境产生影响，施工单位应采取相应措施，合理进行施工安排，避免施工过程中所产生废物对周边环境造成的污染等。
(10）本次勘察共有9个钻孔揭露孤石，但不排除其他无钻孔控制的位置发育孤石的可能性，施工中如出现施工桩长与设计桩长相差较大，可能为孤石影响所致。如果孤石影响桩长未能满足设计要求，可采取周边补桩的形式以满足要求。
总结：本文从建筑特性及地质勘察报告分析，并依据现行规范进行了项目的基础选型分析，综上分析利用塔楼部分复合地基+筏板基础，纯地库采用独立基础+防水板（抗浮采用抗拔锚杆）的基础形式可为本项目在满足安全及合理的情况下达到经济效益最大化，为类似基础设计选型提供一种思路。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)[S]. 中国建筑工业出版社：中华人民共和国建设部，2012
[2]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）[S] .中国建筑工业出版社：中华人民共和国建设部，2011
[3]广东省标准：建筑地基基础设计规范(DBJ15-31-2016) [S].中国建筑工业出版社：广东省住房和城乡建设厅，2016
[4]建筑基桩检测技术规范(JGJ106-2014)[S]. 中国建筑出版社：中华人民共和国建设部，2014
[5]建筑地基处理技术规范（JGJ97-2012）[S]. 中国建筑工业出版社：中华人民共和国建设部，2012
[6]复合地基技术规范（GB/T 5083）[S].中国计划出版社：中华人民共和国建设部，2012