南宁高层建筑基础选型工程地质问题

《南宁高层建筑基础选型工程地质问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《南宁高层建筑基础选型工程地质问题（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、南宁高层建筑基础选型 工程地质问题徐建华， 朱 真， 邓 山（广西地矿建设工程有限公司， 广西 南宁 530023 ）摘 要 近年来全国各地高层、超高层建筑拔地而起， 但地基基础问题也接连不断地发生， 其中由于地基基础不合 理设计造成工期拖延、投资浪费的例子比比皆是。为此， 文章通过一些例子和笔者多年的工作经验， 对高层建筑地基基 础合理设计与相应的工程地质边界条件之间的关系进行分析， 并给建筑结构、岩土工程师在高层建筑设计方面提出几 点建议。关键词 高层建筑；地基基础；合理设计随着城市建设的发展, 高层和超高层建筑拔地而 起。但是相对一个地区一个城市， 高层、超高层建筑发 展的时间相对较短,

2、 不同地区有不同的地质情况, 在建 设中地基基础设计出现的问题也接连不断。如何有效 地进行地基基础设计， 使其合理经济是岩土、结构工程 师们面临的一个新问题。地基基础设计选择的合理与 否关系到整个投资和工期，现就南宁市几个工程实例 加以佐证。础底主要持力层， 埋深在 510m 之间， 地基土压缩性 均匀， 下卧层泥岩层起伏较大。场地地下水主要赋存于 砂土层及圆砾层中， 主要受大气降水及生活废水补给， 勘察期间场地内有地下水存在，初见水位埋深在 3.505.70m 之间，地下水的稳定水位埋深在 2.60 3.60m 之间。2 地基基础设计方案选择 根据该建筑物承载力要求， 通常场地地层岩性 特征

3、滿足上部建筑物承载力要求时，设计选择天然独 基、条基和筏板是较为经济合理的。该工程为一层地下 室基坑开挖后基础基本可以直接坐落在圆砾层上， 为 了准确地确定地基承载力特征值，在场地内随意抽取 了 4 个点进行浅层平板载荷试验工作。试验用的承压 板为圆板，面积为 0.5m2，每个测试点基坑宽度 8m 8m， 并保持试验土层的原状结构和天然湿度， 平整底 面后用中细砂平整。试验严格按建筑地基基础设计规 范(GB 50007-2002)附录 C浅层平板载荷试验要点 中的要求进行，以确定浅部地基土层承压板下的承载 力。从现场所选的 4 个点做的载荷压板试验结果看， 只 有两个点满足设计要求的承载力特征

4、值，另外两个点1 工程概况南宁市区位于广西的中西部， 四周为低山丘陵。邕 江蜿蜒穿过市区， 整个市区展布于邕江多级阶地上， 其 中标高多为 7090m，显示出市区中心区是较为平坦 的地势错落有致的各级阶地， 环绕盆地的低山丘陵， 缓 缓流过市区的邕江， 构成了南宁市地貌的总格架。 位于南宁市中心、地处阶地的广西地矿局市场 运作房住宅楼 3 栋工程项目 （地上高 26 层，1 层地下 室， 基础埋深 6.7m， 设计该项目0.000m 相当于绝对 标高 78.49m） 是南宁市工程地质条件具有一定代表性 的项目。根据岩土工程勘察报告给出的岩土层物理力 学性质指标建议值。场地以圆砾层、泥岩和粉砂岩

5、为基作者简介 徐建华 （1962-） ， 男， 辽宁沈阳人， 高级工程师。1984 年毕业于华东地质学院， 水文地质专业， 一直从事岩土工程勘察、设计 与施工的工作。42 南方国土资源 2013.06科技园地远远低于设计要求。分析其原因， 发现圆砾层修正后的 地基承载力特征值能满足建筑物对地基持力层的强度 要求， 其下卧层强风化泥岩层却不能满足强度要求。因 此， 该项目的基础形式不宜采用天然独基、条基和筏板 方案的基础设计。 当天然独基、条基和筏板不能滿足上部建筑物 承载力要求时， 才可能采用桩基础设计， 而静压桩和钻 孔桩均为桩基础类型。静压桩是利用施工终止压力评 估的单桩承载力， 具有直观

6、、迅速的特点， 是其它桩型 无法比拟的。现场选取了 8 个点做静压桩， 3 根试验桩 均在进入中风化泥岩层后约 1m 就压不下去了，另外 两根则无法穿过砂砾层，多根桩达不到设计要求的有 效桩长， 故方案二无法实行。分析其原因： 根据岩土工 程勘察报告地质钻孔揭露表明， 其圆砾层、泥岩埋深可 以达到 6m 深， 但是， 实际上场地地层埋深变化较大， 试验处圆砾层、泥岩埋深仅达 4.50m， 其静压桩长有效 长度无法满足设计要求。事实上南宁市很多高层建筑 出现的基础施工问题，很多都是静压桩无法穿过密实 的砂砾层进入到圆砾层。如原广西建设厅办公住宅楼 项目， 就是因为大量的静压桩无法达到设计深度，

7、使得 有效桩长达不到设计要求， 即使采用引孔、导孔也难达 到目的； 钻孔桩具有单桩承载力大、抗震性能好、施工 效率高、费用低廉及在施工过程中噪音小、公害少等优 点。现场做了 9 个钻孔桩， 由于地下水量较大成孔缩径 严重， 导致桩的完整性差 （经低应变测试多为三类桩 ） ， 后经载荷试验， 其结果表明， 所测试的 3 根试验桩的单 桩竖向承载力特征值分别为 720kN、840kN、840kN， 均 达不到设计要求的 1200kN。 当桩基础设计与场地地层岩性特征不符时， 结 构工程师应与岩土工程师密切配合，反向思维采用复 合地基处理， 将场地地层进行加固， 使其地基承载力特 征值满足强度要求后

8、， 再选择设计天然独基、条基和筏 板基础。在地基处理 （CFG 桩 ） 完成 28 天后， 随机抽选 了 71 根基桩进行低应变法检测，以检测施工的 CFG 桩桩身结构完整性。低应变法检测所检测的 71 根基桩 中 I 类桩 49 根，占总检测数的 69%；II 类桩 22 根， 占 总检测数的 31%。 根据低应变法检测结果表明，所施工的工程桩桩 身结构完整性均满足设计要求。在现场选取了 4 个点 做复合地基静载荷试验， 地基处理的承载力满足要求。 以最大沉降差与平均边(取值为 10 m)相对比， 得出各 栋建筑最大基础倾斜，均小于 建筑地基基础设计规 范中高层建筑的基础倾斜允许值 5 mm

9、。根据沉降观 测数据分析， 其平均沉降量、平均沉降速度， 均小于建筑地基基础设计规范中规定的沉降量允许值 6.67mm/ 次(根据中压缩性土在施工期间完成的沉降量为 20%50%， 施工期间需观测 16 次，可得其阶段沉降量允许值 20050% （16-1）=6.67mm )， 沉降幅度在规定安全范 围内。 根据试验结果表明，建筑物沉降变形可满足规范 要求，该场采用 CFG 桩进行地基处理的方案是可行 的。根据荷载试验结果可知，CFG 桩地基处理的承载力 特征值为 500kPa， 满足设计要求。3 地基基础设计方案比选的结论通过以广西地矿局市场运作房作为工程实例验 证， 高层建筑地基基础设计合

10、理准确的选定非常重要。 静压桩方案所进行的压根试验桩无法穿入圆砾层， 进 入泥岩效果不好， 无法达到设计要求的有效桩长； 而长 螺旋钻孔压灌钢筋混凝土桩方案在进行竖向抗压静载 试验后发现，所测试的试验桩的单桩竖向承载力特征 值也达不到设计要求；CFG 桩复合地基方案通过荷载 试验，CFG 桩地基处理的承载力特征值满足设计要求。 经过 3 种方案的现场试验检测， 方案一、二均无法满足 设计要求，仅方案三达到了设计要求，故该项目采用 CFG 桩复合地基处理 + 筏板的基础方案更为合理有 效。4 地基基础设计选择遇到的问题高层建筑地基基础设计无法按原设计施工的原因 是多方面的， 现详细分述如下： 地

11、质勘察的问题。由于建筑场地及其经济等条 件的限制，勘察施工过程中往往很难查明场地内及其 附近埋藏的管道、线路以及地下水涌水等详细情况， 所 提供的地层物理力学参数指标不全面， 另外， 勘察技术 人员对建筑结构设计不了解，给出的建筑基础类型或 地基处理建议不尽合理。如广西通业房地产开发的飞 扬通业写字楼，由于岩土工程勘察报告提供的地层岩 性不确定性、地下水涌水量没有量化， 使原先设计挖孔 桩施工不到 30， 被迫撤出改用钻孔桩， 结果钻孔桩 也无法施工， 最后改用 CFG 桩地基处理达到设计承载 力要求后， 铺设筏板基础才得以完成基础施工， 为此， 该工程工期多花了一倍时间。 设计方面的问题。对

12、场地岩土勘察报告等资料 了解不透， 对一些地质概念缺乏了解， 对岩土勘察报告 中提供的参数应用范围不理解，对所提供的建筑基础 方案的推荐利弊不能得出一个准确判定，结果基础施2013.06 南方国土资源 43TS 探索工先后采用天然地基独立柱、筏基础、筏 （箱） 基础、桩 基础等方案也没有解决问题的例子屡见不鲜。如广西 药用植物园职工住宅楼工程， 因设计考虑不周， 没有仔 细分析岩土工程勘察报告，基础类型盲目采用静压桩 施工，结果在实际施工过程中由于基底多地段圆砾层 埋深浅， 静压桩无法压入圆砾层中， 致使静压桩有效长 度无法满足规范要求，致使 3 栋高层建筑物基础重新 设计施工， 由原设计静压

13、桩改为长螺旋钻孔桩， 才使得 基础达到规范要求。 施工质量的问题。在现行管理体制下， 施工单 位分包现象普遍存在，分包单位在工作范围的界定上 很难做到明确具体。主观上各单位在利益的驱使下， 总 希望相关单位承担更多的工作，往往造成工序上的遗 漏， 人为带来一些问题， 增加了协调管理的复杂性。此 外， 施工组织管理不健全， 施工人员、管理人员的素质 参差不齐， 也会给施工中相关人员协调工作带来困难。 如南宁市第二人民医院新建门诊综合楼，最初基础设 计施工是采用人工挖孔桩，两层地下室基坑开挖深度 较大， 要求地下水位降水要达到一定深度， 结果在其施 工过程中， 由于地下水没有达到设计要求， 在整个

14、施工 带水作业中无法进行人工挖孔桩施工，挖孔桩被迫改 为旋挖机施工。工期， 因此应认真研究场地岩土性质和上部结构特点， 通过综合技术经济比较确定高层建筑的地基基础设计 选择，除地基基础应满足现行规范允许的沉降量和沉 降差的限值外， 整体结构应符合规范对强度、刚度和延 性的要求， 安全可靠、经济合理才是设计选择的标准。 从理论上设计计算来说， 其选择方法较容易， 而实际上 每一个方法都有一个使用条件，很多时候往往是施工 工艺无法满足设计要求，使得地基基础设计方案的选 择夭折。 针对南宁地区高层、超高层的建筑， 如果基础底主 要持力层有遇粗砂或圆砾， 且地下水位高时， 那么在桩 基础设计中，采用静

15、压桩或钻孔灌注桩时就要谨慎从 事。大量事实证明， 当静压桩基础施工遇到密实的粗砂 或圆砾时， 静压桩均无法通过， 即使采用引孔、导孔都 无法满足设计要求， 对此， 建议反向思维采用复合地基 处理， 采用 CFG 桩是非常合理、快捷的好方法。参 考 文 献1 白有良，曲淑萍. CFG 桩在华航地基基础工程中的应用 J. 建筑机械化，2000,21（3） ：30-32.2 晏文峰.高层建筑基础选型与设计J. 中外建筑，2007，（1） ：85-86.3 李雄鹰. 浅谈地基处理与基础设计J. 园林、建筑与规划 设计,2008（, 5） ：54-56.4 阎明礼，张东刚. CFG 桩复合地基技术及工程

16、实践M. 北京： 中国水利水电出版社，2001.5 牛志荣，李宏，谢耀岗等. 复合地基处理及其工程实例 M. 北京： 中国建材工业出版社，2000. 5 结 语高层建筑地基基础设计选择是整个结构设计中的 一个重要组成部分， 直接关系到工程造价、施工难度和（上接第 41 页 ）公顷； 宾阳县偏离度为 -5.84%， 比规划值少 326.86 公顷； 横县的偏离度大于 0， 偏离度为 14.99%， 超出规划指标 1963.31 公顷。说明随着经济建设的发展， 横县交通水 利用地的需求与供地指标之间的矛盾将会加大。说 明： 在评价中出现建设用地总规模和城乡建设 用地突破指标较大， 主要原因是 2010