高层建筑基础的优化设计分析　概要：本文主要根据物理学上的力学、风学、物体的承载力。对某住宅小区工程的冲孔桩施工过程展开分析研究，总结出该住宅小区原设计使用冲孔灌注桩基础，由于场地岩溶发育，桩基施工过程中经常出现多种艰难影响施工进度。

文中主要针对此场地条件的基础方案优化设计阐释，在此基础上由于岩溶发育区域转用填充地基加筏板基础形式，从而合乎工程施工安全性、科学建筑的原则。　　关键词：岩溶,填充地基,筏板基础,基础优化　　一、工程总概况　　某住宅小区是由8栋住宅楼组合而成，塔楼部分中环线地上33层，地下2层，裙楼部分地下2层，地上无建筑，为带上局部切换的剪力墙结构，如图1右图。本文再行从先行施工的C5~C8的部分基础讲解其优化过程。　　本小区工程原设计基础形式是冲孔灌注桩，因为要考虑到地下桩端的所持力层为溶洞底面之下的微风化泥岩又或者是灰岩，因此借此增大原主桩的承受力。

从工程的地质报告可以显现出C5、C8栋场地地质情况呈圆形较好状况，而C6、C7栋的地质情况则更为简单，地下溶洞发育更为宽阔，再加底板以下的土层产于有两层砂层以及局部土洞，关于地下溶岩的目前发展情况，地质报告不可考，因此必须在工程桩施工中加大力度，早已已完成约130根，在这一130根桩中大部分坐落于C5和C8塔楼的范围内。而在C6、C7塔楼范围内桩的施工过程当中，由于地下溶岩的发育较好，在沉箱过程中经常再次发生屎孔状况，给施工进度受到受阻。

下文根据综上所述的施工现场的情况，因而要求对C5~C8的基础方案展开优化。　　二、分析工程地质条件　　根据地质的岩土勘查及落后钻井报告中可以显现出，该工程的场地地质是归属于冲积阶地，地面相似平缓。而在实际的场地上第四系覆盖层中还包括有人工碎石、冲积淤泥质土、砂层、粉质粘土及残积土，下伏白垩系和三叠系沉积岩所构成的。

　　而场地地下水主要为冲积区内第四系孔隙潜水以及深部基岩裂隙、岩溶水。在勘探过程中水位凌浅在1.9~2.3m之间。

场地内砂层、岩溶发育，地下水非常丰富况与江水系不存在反感的水力联系，水文地质条件更为简单。　　场地岩溶类别呈现出有2种：①第四系覆盖面积灰岩的浅覆盖面积岩溶，呈圆形东、西条放射状，构成南北南北，在东条拿着有C6、C7栋建筑;②灰岩上悬泥岩及第四系盖层的埋型岩溶。根据前期勘探资料可以显现出，后者发展的态势比较较为很弱，前者的发展态势则更为反感。岩溶茁壮的特征有：灰岩(深覆盖面积岩溶区)岩面平缓波动轻微，溶沟(槽)十分发育;在钻孔时遇上岩溶洞隙率超过75%;溶洞的线脚末端而构成的多层洞穴甚至不会涌动出有4、5层的洞穴，因为受到结构的掌控，再次发生主导方向为南北向并互相联通，而在平面上又构成网状岩溶以及裂隙管道。

岩溶洞穴顶板厚度严重不足3m的约68.4%，这一数据解释溶洞顶板过厚是其发良有所不同层面的特征;洞穴填充亲率77.8%，但这一填充亲率是东流塑状粉质粘土且不平稳，导致工程上无法取，再行再加地下非常丰富与江水系不存在反感的水力联系，所以溶洞不受其江水的水位变化影响着。　　三、实行基础优化方案　　根据场地范围内的溶洞发展状况来看，综上所述展开考虑到上部结构的支撑情况和施工现场工程进度来分析，对C5~C8基础建设展开优化，因此综合上述情况可以使用以下3种沉箱基础建设：　　㈠使用冲孔灌注桩基础　　以上已分析过，C5及C8塔楼范围内地下溶洞发育不良，而且从施工进度已体现出有C8塔楼冲孔桩已基本上已完成，再加C5塔楼的冲孔桩也已完成大约30根，从这一基础上证明了冲孔桩在C5及C8两塔楼范围已实践中了此操作者是不切实际的，因此本次基础改动方案中的C5、C8塔楼范围的工程桩是按原设计桩基础去操作者的。　　㈡使用筏板基础和填充地基　　从勘探的报告表明C6、C7塔楼范围由于岩溶发育较好，导致桩基施工强度增大，故而设计方案改回由筏板基础+填充地基基础。

筏板总长大约64m、长大约40m。由于C5与C6、C7与C8过渡部位的建筑方位空隙容许，不能出挑大约100mm。可这出挑长度过于导致局部应力集中现象，因而设计中不能通过增大板厚和提升此区域地基的承载力这一措施去提高。经过试算出有，筏板基础厚度设计为1.8m，核心筒部位为2.2m，引起C5、C6与C7、C8过渡部位为2.2m。

切换柱下布置板下墩的薄为2.2m。因此以C6栋核心筒为例来验算如下：　　A、抗冲托验算：um=22.3m，内筒仅次于荷载Nmax=36974kN，筏板仅次于荷载9.8578105kN，筏板底面积2617.8m2，平均值基底反力376.6kPa;冲切锥体底面积51.73m2，冲切力Fl=17495kN。

F1/umh0=454.80.7hpft/=808.3，验算合乎所须要。　　B、抗剪验算：筒外h0一处边长29.2m，面积51.73m2，剪力Vs=599.13kNm0.7hpftbwh0=1569，符合要求。其余结果显示，柱及剪力墙下筏板的冲切都符合要求，而筏板的配筋也在支出的合理范畴内。　　从以上计算结果表明，筏板基底反力大约400kPa，核心筒及C6、C7过渡方位基底反力大约500kPa，C5与C6、C7与C8过渡部位基底反力大约500kPa，故上述各部位设计拒绝筏板下地基经处置后承载力特征值分别为500，550，600kPa，切换柱下板横跨拒绝为450kPa。

筏板计算出来模型变形模量按30MPa考虑到，计算结果表明筏板上柱与剪力墙之间的不均匀分布下陷最大值大于0.0025倍柱距，超过其基础设计方案拒绝。地基使用CFG桩填充地基形式，桩径400，桩身兼C25素混凝土，根据地基承载力学来说，使用正方形或三角形布桩，分摊平衡力，桩距为1m，桩底转入强风化岩2～3m或座落在中微风化岩面。

单桩承载力特征值根据地基承载力拒绝设计为320～410kN，施工已完成后为410～560kPa，这一系列数据表明，也考虑到地基深度从而去修正，也符合了设计的拒绝。　　㈢天然基础+抗拔锚杆　　由于塔楼范围外只辟2层地下室，地面以上又没附属的裙楼，该部分柱支撑较少，可转用使用开凿方式，然后做到垫层，缩放脚，做到地梁，角柱的天然基础。

所持力层为粉质粘土层，承载力特征值拒绝为200kPa。此外由于上部负荷较较少，不存在上浮力，故在天然基础内加设抗拔锚杆，单锚抗拔力设计值220kN，锚杆为150，金字固层为中风化以上岩层，入岩长度为3m。计算结果表明天然基础下陷大约32mm，大于0.005倍柱距，也符合了基础设计的规范拒绝。　　四、展开下陷处置及溶土洞处置　　㈠在多种基础之间结构分缝处置　　由于C5～C8范围使用了冲孔灌注桩、筏板、天然基础三种有所不同的基础形式，通过物理学的力学以及物体的运动和热胀冷缩的因素，所以在它们之间要通过另设沉降缝或后倒入带给调整其下陷的因素。

具体做法如下：筏板基础与桩基之间另设沉降缝，长150mm，坐落于沉降缝处的地下室外墙另设后倒入带上(后倒入带上1)，待塔楼结构及隔墙砌筑已完成15d后可展开浇捣;筏板基础与天然基础之间另设调节线脚下陷后倒入带上(后倒入带上3)，待塔楼结构及隔墙砌筑已完成15d后展开浇捣;桩基与天然基础之间另设调节下陷后倒入带上(后倒入带上2)，待首层楼面结构已完成15d后展开浇捣。底板分缝如图2右图。　　由于底板另设沉降缝及下陷后倒入带上，负1层及首层结构也必须在适当部位设置下陷后倒入带上，除对应底板另设沉降缝的部位改回另设下陷后倒入带上外，其余对应部位皆按底板适当方位另设下陷后倒入带上。

　　㈡对于土洞溶洞处置　　第一：源自此场地内覆盖面积砂层不存在着大量的土洞，为确保CFG桩成桩的质量，设计要在桩基施工前后展开对土洞的处置。处置如下：施工前使用瓜米石、中粗砂、水泥对土洞展开灌填，确保成桩质量;施工后使用单管复喷出桩对已溪边碎石洞展开修整，避免水位变化时使土洞性态也发生变化从而毁坏其桩的承载力。　　第二：由于场地内溶洞部分顶板较薄，避免填充地基在用于时会再次发生整体塌陷的问题，使用注浆方法对溶洞顶板厚度大于3m的溶洞展开修整处置。根据现场注浆孔说明了的溶洞填满情况确认灌入材料和注浆次数。

空隙、裂隙不当的地段，可使用填满，再行灌入水泥砂浆，反复使用水泥浆二次注浆对其修整;对于不能填充或水泥砂浆无法灌入的溶洞，再行灌入中粗砂或碎石对岩溶腔体展开填充，再行灌入水泥砂浆，重复展开水泥浆三次注浆的修整。　　此外，施工过程中不应重复对基础下陷的观测，强化对CFG桩和溶洞、土洞处置的检测，保证工程的质量。　　五、方案的总结　　综观上述，根据场地实际情况，此设计方案使用了冲孔灌注桩基础、筏板基础+CFG桩填充地基、天然基础。

这三种基础是在原基础设计方案上展开优化，并采行物体的特征融合结构分缝的措施处置有所不同基础下陷的问题，作好下陷观测工作，保证建筑质量的安全性。在填充地基设计中考虑到对土洞、溶洞的处置以确保CFG桩填充地基的安全性可靠性。

经过专家审查，此设计方案不切实际，这设计方案也合乎生产安全性、科学实践、经济合理的原则。　　参考文献　　[1]JGJ79-2002建筑地基处置技术规范[S]　　[2]GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S].。

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