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南田家园勘察设计

  【摘 要】本文介绍了南田家园的岩土工程要点,采取有针对性的地基基础设计形式,确保了地基永久稳定。
  【关键词】基础高差;软硬相间地基;结构抗浮;托换式挡墙;长短组合桩
  0 前言
  近年小区高层住宅无地下室或设非机动车库,住宅之间配建大面积纯地下汽车库的设计方案较常见,纯地下车库埋深往往大于相邻住宅,存在相邻基础高差,由此产生的地库结构抗浮及高层住宅地基稳定性、变形问题越来越受到重视。针对常州地区较为多见的软硬相间地基,我院于2008年承担南田家园勘察设计,采取了有效措施,做到了安全适用、技术先进、经济合理。
  1 工程概况
  南田家园位于常州市武进区滆湖东路南侧,由11~18层高层住宅及纯地下汽车库组成。高层住宅设非机动车库,基底高程约1.1m;纯地下汽车库上部覆土厚约0.9m,板底高程-0.4m。该工程的特点是高层住宅与纯地下汽车库相邻,基础高差1.5m,但是距离较近,如图1示意。
  2 地基土工程特性
  场地属常州地区较多见软硬相间地基,浅部填土层下为可硬塑粘性土及中密~密实粉土粉砂,厚度约15m,其中粉土粉砂层为承压含水层,水头高程1.2m;中部为软塑粘性土,厚度达18m左右;下部为可硬塑粘性土,局部为中密~密实粉土粉砂,厚度大于20m,主要土性如表1,地基土层剖面示意如图2。
  表1 土层主要工程特性指标
层号 层厚 状态 fak
(kPa)
Es1-2
(MPa)
预制桩
特征值
抗拔系数
λi
含水层
qsa
(kPa)
qpa
(kPa)
填土 松散 70 5.0 10     上层滞水
③2 粘土 硬塑 240 10.0 41   0.80  
③3 粉质粘土 可塑 200 8.0 38   0.75  
⑤1 粉砂夹粉土 中密 220 11.0 39   0.65 微承压水
k=2.8m/d
⑤2 粉砂 密实 350 15.5 46 4300 0.65
⑤3 粉砂夹粉土 中密 260 12.5 34 3000 0.65
⑥1 粉质粘土 软塑 100 4.5 15 800 0.70  
⑨2 粉质粘土 可塑 150 7.5 32 1200 0.75  
⑨3 粘土 硬塑 350 16.5 55 2600    

  3 地基基础评价设计
  3.1地库抗浮桩
  结构抗浮是地库岩土工程要点。参照本地区历史最高洪水位,考虑地下水与河道洪水在填土层的相通性,直接源于地下的抗浮设计水位一般取黄海高程3.7m,另外结合场地地形及建成后的微地貌特征,抗浮设计的地下水位高程一般取设计室外地面下0.5m,二者取较高值。地库上部荷重小于地下水浮托力,应采取抗浮措施,本工程采用了单节预制桩,考虑在⑤2层密实粉砂中的沉桩难度,桩型选择PHC-φ500管桩,桩长8m,一柱一桩(注:江苏省2010年3月9日以后,管桩不再用作抗拔桩设计)。
  3.2小高层住宅天然地基
  对于11层的住宅,常规筏基尺寸条件下主要受力层及下卧层地基承载力已满足上部荷载要求,且地基均匀,按地基规范[1]变形比法确定压缩层厚度时,估算最终沉降量约4~5cm,天然地基是可行的。其岩土工程要点是解决住宅与地库间距较小处地基稳定性问题,一般认为相邻基础净距与高差比L/H≥2时,地基是稳定的,住宅超载也不会对地库侧墙产生过大的附加侧压力,而当局部L/H<2时,应进行必要处理。本工程设计时根据实际间距在住宅筏基边缘放坡换填或设置毛石混凝土托换式挡墙[2],如图3所示,挡墙强度及墙底抗滑稳定性应满足要求。
  3.3高层住宅长短组合管桩
  地面18层的住宅基底压力较大,其岩土工程要点除采取措施解决基础高差可能带来不利影响外,还应注意减少地基变形量。一般采用加深的天然地基,通过设置结构空腔等措施将筏基整体作加深至地库底板以下,或采用桩基,桩型通常选择费用经济、施工快速的PHC-φ500管桩。设计时根据地基条件对加深的天然地基和桩基进行方案优选。
  如果采用天然地基加深筏基,由于较深的相邻地库对住宅产生地基侧限的永久性削弱,地基承载力深度修正时,地库板底标高以上侧限压力取地库板底压力,明显小于起算至地面的自重压力,为了使地基土承载力满足上部荷载要求,筏基尺寸较大,另外设置结构空腔所增加的费用地较大,而且由于下卧厚层软塑⑥1层,估算地基沉降量明显偏大,特别是使用期沉降仍较大,因此天然地基不是最佳选择。
  采用桩基时,为减少地基变形量,通常全部采用长桩,将桩端穿越⑥1层软塑粉质粘土,置于下部较好土层,但桩较长,而且由于挤土效应,全部采用长桩时,桩穿越⑤2层密砂的难度很大。我院在常州地区勘察设计过程中对此类地基已进行过有益的探索和实践,认为⑤2层密砂是沉桩困难土层,但其高承载性应得到更好利用。
  本工程采用了长短组合桩[3][4]方案,长桩与短桩约1:1间隔布置,长桩均布置在剪力墙等荷载较大处,如图4示意,长桩以⑨2层可塑粉质粘土为桩端持力层,桩长35m,单桩Ra=1550KN;短桩以⑤2层粉砂为桩端持力层,桩长9m,单桩Ra=1200KN,根据桩基规范[5]结合已有长短组合桩工程的实践总结[4],估算最终沉降量约5.5cm。长短组合桩设计方案要求单幢高层全部打完长桩后再打短桩,由于长桩桩距拉大,挤土效应不明显,降低了沉桩难度,同时一定程度上减少了桩基费用。
  3.4施工问题
  地基基础施工时中重点注意以下几点:
  3.4.1基桩施工除采取常规措施外,应特别注意高层长短组合管桩应坚持单幢住宅全部打完长桩,再打短桩;
  3.4.2施工开挖遵行先深后浅原则,注意基坑稳定,根据实际挖深,承压水水头,考虑是否采取降低承压水头措施。
  4 工程效果的验证
  4.1基桩施工及承载力检测
  桩基施工坚持了单幢住宅全部打完长桩后再打短桩,施工顺利。长桩和短桩的基桩静载荷试验的单桩承载力与勘察估算较吻合。
  4.2基坑开挖验槽
  基坑开挖后进行了验槽工作,坑底及坑周土层与勘察报告相符,对局部遇到的枯井进行了换填加固处理。坑壁填土层下可硬塑粘土土性较好,采用放坡或土钉墙支护,对局部开挖较深集水井采用了降水措施。
  4.3变形观测
  小高层天然地基、高层长短组合桩主体竣工时沉降量均约15mm,推算最终沉降量略小于估算值。
  参考文献
  [1]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建设工业出版社,2002.
  [2]程震,梁勇然,徐凯.托换式挡土墙在处理相邻基底高差中的探讨[J].建筑结构,2009(39):451-452.
  [3]徐凯,梁勇然.长短组合桩在多层住宅中的应用[J].常州工学院学报,2008,21(5):152-154.
  [4]梁勇然,徐凯.长短组合管桩在百米高楼中的应用[J].岩土力学与工程技术进展,2009:114-117.
  [5]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范[S].北京:中国建设工业出版社,2008.
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