地基處理對基礎優(yōu)化實例分析
張帆
摘要：設計單位在項目運行過程中通常過于保守，考慮并不那么周全，而基礎對整體成本及工期影響較大，應在前期給予足夠的重視，因此在必要的時候?qū)υO計進行優(yōu)化。
關鍵字：基礎優(yōu)化 筏板 CFG樁
一、項目案例
實際項目為北京某綜合體，建筑面積30萬平米，地基為細砂-中砂及卵石，地下室四層，裙房地上四層，1、2#樓為150米超高層，3、4#樓為100米高層。從項目情況分析，細砂-中砂及卵石所能提供的地基承載力較好，因此地基情況不錯，如果沒有特殊要求，使用淺地基完全可以滿足基礎設計要求。
經(jīng)過初期的分析，結合項目中有高層及超高層，確定塔樓抗壓基礎三種方案：天然地基、CFG樁復合地基、樁基。裙房抗浮設計三種方案：抗拔錨桿、增加配重、設置基礎梁局部配重。最終通過分析比較，1、2#樓采用樁基礎，3、4#樓采用CFG樁復合地基，裙房采用抗拔錨桿(需要加強防腐措施)。
分析過程現(xiàn)實，1、2#樓原設計采用天然地基，板厚為4.2m，3、4#樓為3.0m，通過計算看出由于主樓沉降差較大，板厚也相應增加，受拉區(qū)域配筋率2.0%，其他為構造配筋。這個結果并不讓整個團隊滿意，所以大家也在尋求更加優(yōu)化更加簡單同時又保證安全的方法。
首先我們考慮3、4#樓的總高度為100米，為控制差異沉降，減小板厚及控制配筋，核心筒考慮進行CFG樁復合地基處理，但由于增加施工步驟，對工期稍有影響，初始選用600mmCFG旋挖樁，共256根，按2臺旋挖鉆機每天施工8根樁，需要32天，后注漿滯后5天，共計增加了37天，而400mmCFG樁共738根，按每臺長螺旋鉆機每天施工30根樁，共計增加了25天，比600mmCFG旋挖樁節(jié)省了12天工期。而如果僅僅處理核心筒及周圍地基，板厚將達到3米，底板受拉區(qū)域配筋率約為1.0%，但同時對核心筒及柱下均處理，板厚2米即可，底板受拉區(qū)域配筋率約為1.5%，其余均按構造配筋，大大減少了基礎板厚和構造配筋。
其次我們再對于1#、2#樓進行同樣的分析，如果也采用CFG樁處理核心筒和柱下地基，雖然做法上簡單很多，但筏板厚度仍然需要2.5米，且受拉區(qū)配筋率較大，約為2.3%;如果采用樁基礎，僅僅需要設置核心筒下的筏板厚度為2.5m，其余部分均為2.2m，底板受拉區(qū)配筋率減小為1.0%，其余均按構造配筋，鋼筋也有較大幅度的減少。從工期的角度來考慮，如果采用灌注樁則共需要設計206根，按2臺旋挖鉆機每天施工4根樁，需52天。而如果采用樁長32m的CFG樁需要設計266根及23m長240根，按2臺旋挖鉆機每天施工7根樁，需73天。灌注樁比CFG樁可以縮短工期21天。
最后我們考慮裙房部分，由于總層數(shù)較少，所以分析問題的角度和高層超高層不同，裙房需要更多的考慮抗浮問題，并且由于地基承載力比較高，抗壓的問題并不顯著。而考慮抗拔時，抗拔錨桿和抗拔樁都是使用比較頻繁的基礎形式，施工現(xiàn)場都很常見，但抗拔錨桿布置更加靈活、造價更低的優(yōu)點，但需考慮長期作用水浮力下抗浮錨桿防腐、耐久性等因素影響，所以錨桿錨入地基之前必須涂抹防腐材料，并且考慮到漲水期水頭較高，而錨桿的彈性較強，布置太稀會導致水浮力造成的向上位移更大，因此在此增加經(jīng)驗系數(shù)進行加強;另外考慮在地下室底層增加填充材料，及采用無梁樓蓋形式增加板厚以期望增加配重，不但解決了抗浮問題，還可減少主樓裙房之間差異沉降，減少底板內(nèi)力，但其工程造價相對較高(約超過錨桿50%);當然也可以采用抗拔樁結合地梁底板來抵抗水浮力，但由于本工程局部抗浮需求較大，抗拔樁需要設置很多，布樁是個很大的問題，相應的基礎梁配筋大，而且抗拔樁還需要進行裂縫控制計算，施工也較為復雜，工期將大大延長。結合起來最終選擇了抗浮錨桿的形式。
二、總結
基礎設計方案階段針對具體情況可按如下方面考慮：
1. 設計過程中，設計方可給出多種方案，結合實際的工期安排、成本考慮、安全性能等方面，組織業(yè)主方和施工方一起從各自的角度進行取舍。
2. 設計過程中，應對不同的地質(zhì)條件和上部結構分區(qū)域的考慮基礎方案。
3. 各方需要在早期就進行相互溝通，越是較早的提出問題則越減小過程和結果的認識差異，目標容易趨于一致。
4. 基礎的重要性對于任何一個建筑都很高，也具有很大的不確定性，雖然改善的方法有很多，但思路基本上都是從增加地基承載力、均勻控制沉降的方向考慮。
5. 多層地下室抗浮會增加不少成本，而這方面的工程事故也時有發(fā)生，最常見的是控制不好裂縫而導致地下室大面積漏水，設計人員不應忽視。
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