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多方面解析超高层建筑的基础设计要点

来源:中建国际(深圳)设计顾问有限公司  作者:宋宝东 黄用军 李建新  日期:2015-1-14
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  提要本文通过工程实例对超高层建筑的基础设计进行了探讨,根据超高层建筑的特点,对几种基础型式进行了分析比较,并依据安全经济原则,选择了合理的基础方案,其设计经验可供类似工程参考。
  关键词超高层,基础设计,灌注桩,抗浮设计

  1 前言

  近年来,随着我国国民经济持续快速发展,高层建筑(词条“高层建筑”由行业大百科提供)得到了迅速发展,尤其是近几年,兴建了很多超高层建筑超高层建筑不仅高度、体量庞大,竖向荷载大,对基础的安全性要求高,而且由于建筑内部空间复杂,结构构件布置不均匀,相邻柱下荷载差异也非常大;现在的超高层建筑,单体的建筑很少,往往附属有相当面积的裙房和地下室,如本文介绍的卓越·皇岗世纪中心工程,其裙房、地下室的面积将近10万平方米,它们往往与主体建筑相连,柱下荷载与主体差异巨大,基础设计应考虑差异沉降及相互影响;另外,由于超高层建筑的基础费用在整个工程项目总造价中占有很大比例,合理设计基础,能有效降低工程造价,具有可观的经济效益。

  以上几点,导致了超高层建筑的基础设计具有一定的复杂性,如何保证既安全可靠又经济合理、方便施工,是结构设计人员面临的新的挑战,只有通过设计创新和优化去适应,才能在竞争中求得生存和发展。本文结合卓越·皇岗世纪中心工程,对超高层建筑的基础设计进行了一些探讨。

  2工程概况

  卓越·皇岗世纪中心项目位于深圳市福田中心区,滨河路北侧,福华三路与金田路交汇口东南角,总建筑用地30667.7 m2,总建筑面积424008m2。该工程由四座塔楼及裙房地下室组成,其中1、2、4号塔楼为超高层建筑,3号楼为高层建筑,裙房5层,地下室3层,埋深一14.5米,是一个集办公、酒店、商业、会议于一体的多功能写字楼、商业综合体,概况详见表l及建筑效果图(图1)。

  3工程地质概况

  场地原始地貌为山前冲洪积’r蟓,现粹一次人工堆填,f|然地面标高为黄海高程5 72米~7“米问,相对高差l 72m,场地起伏变化不大。

  根据现场钻探揭姑和室内+I试验结粜在l“,场地内地层自上埘F分布仃:①人T填土层、②第四系冲洪积上层、③第叫系残积土层、④中牛代燕山期花岗岩锋四娄地层。并’r层物理力学指标见袭2。

  

  4基础选型和分析

  4.1桩型的选择分析

  因为塔楼超高,柱下荷载达28800~79200I(N,基底均布荷载高达933l(N/m2,不能采用筏板(词条“筏板”由行业大百科提供)基础;预应力管桩基础因其承载力相对比较低,只适合100米以内的建筑,超高层建筑也不能采用。根据地勘报告分析,本工程可以选用的基础型式为大直径嵌岩灌注桩基础,其中大直径嵌岩灌注桩又可分为人工挖孔桩和钻(冲)孔桩。两种桩型优、缺点分析评价如下:

  1、人工挖孔桩:

  优点:①人工便宜,施工成本低;

  ②桩端持力层便于检查,质量容易保证,桩底沉渣易控制:

  ③容易获得较高的单桩承载力,可以扩底,以节省桩身砼用量;

  ④成桩速度快。

  缺点:①受地下水位影响较大,地下水位较高时。施工要注意降水、排水;

  ②存在透水性较大的砂层时不能采用;

  ⑨施工时要注意对地下管线及周围沉降的观测;

  ④爆破中风化岩层时噪音较大(深圳市对市区内爆破时间有严格要求):

  ⑤有一定的风险,广东省有关于限制使用人工挖孔桩的通知(粤建管字(2003)49号文件);

  ⑥桩长不宜过长(<30m),施工时应采取更为严格的安全保护措施。

  2、钻(冲)孔灌注桩:

  优点:

  ①地下水位较高时,不用降水即可施工,基本不受雨季雨天的影响;

  ②机械施工;

  ③施工时对周围的现状影响较小:

  ④钻扩桩可以灵活选择桩径,降低浪费系数;

  ⑤适用于桩身过长的桩基础;

  ⑥可解决地层中的孤石问题。

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