超高层办公楼在溶洞地区基础设计实例研究

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1、超高层办公楼在溶洞地区基础设计实例研究　　摘要：本文详细阐述了超高层办公楼在溶洞地区的基础设计过程及设计要点。关键词：超高层；石灰岩岩溶；基础选型；基础优化设计Abstract:Thispaperdescribesindetailthehigh-riseofficebuildingfoundationdesignprocessanddesignkeypointsinKarstregions.Keywords:high-rise;karst;foundation;foundationdesign中图分类号：S611文献标识码：A文章编

2、号：一、工程概况本工程位于广州市桂花岗机场路西侧，总建筑面积78240m2（其中地上64604m2，地下136358m2），地上部分为1栋35层的超高层塔楼，地下部分设3层地下室。地面以上结构总高度为149.80米，地面以下埋深14.70米，建筑物塔楼南北长约43.80米，东西宽约47.70米。结构主体采用钢框架—钢筋混凝土核心筒结构体系，属于钢－混凝土混合结构的高层建筑。主塔楼单柱最大竖向轴力为：52658KN（设计值），核心筒剪力墙总竖向轴力为：731879KN，地下室单柱最大水浮力为：4540KN（标准值）。本建筑物的地基变形

3、允许值为：2mm。二、地质概况本工程场地地形较平坦，属溶蚀洼地地貌单元。根据勘察分析，地基土层从上至下主要分为人工填土层、冲、坡积成因的粉质粘土、残积粘土和石炭系微风化石灰岩。a)场地内未发现断裂构造踪迹，场地是稳定的，场地土类型为中软土，场地类别为Ⅱ类，如选用合适的基础型式，适宜兴建本工程超高层建筑。b)石灰岩岩溶发育，土洞、溶洞、溶槽、石芽、鹰觜岩等岩溶形态极其复杂；溶洞高1～12米），溶洞和土洞分布无序，属覆盖型岩溶区。c)在场地内分布3条暗河和巨型溶蚀沟槽，高差达20多米。d)地下水补给、迳流和排泄条件复杂，溶岩水量丰富，单

4、井抽水量达到800m3/日。复杂的地基条件给基础设计和基坑支护设计及施工带来巨大的困难。相邻的机场路立交桩基础施工，曾出现大方量坍孔和跑浆事故。三、基础选型8根据场地岩土工程条件，结合建筑工程特征，在保证安全、经济的前提下，经综合研究，确定基础设计总体原则如下：a)石灰岩埋藏浅且岩体完整的地段，采用天然地基基础，并对基坑底下一定深度范围内的溶洞进行灌浆处理，防止地基失稳。b)对微风化岩埋深大且溶洞发育的地段，采用冲孔灌注桩基础，要求冲孔桩选用具有连续厚度达5米以上（或3倍桩径厚度）的微风化岩层作桩端持力层。四、基础设计1.第一阶段：

5、基础施工图设计在本工程的施工图设计阶段，根据《地质详勘报告》对本工程的基础部分进行了第一次的施工图深度设计。由于本工程为超高层钢—混凝土结构，地下室埋藏较深，且地质条件复杂，故其基础设计具有：基础承载荷载大，对地基不均匀沉降敏感，地下室基础需考虑地下水浮力的不良影响等特点。经计算，本工程主塔楼单柱柱脚轴力为：26902KN~52658KN（设计值），非塔楼单柱柱脚最大轴力为：10373KN（设计值）。根据详勘阶段勘察报告建议，并结合工程的计算结果，本工程主要采用冲孔灌注桩基础形式，冲孔桩直径为1000～1800mm，冲孔灌注桩单桩竖

6、向承载力特征值可按广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003)第10.2.4条规定计算。Ra=Rsa+Rra+Rpa=μ∑qsali+upC2frshr+C1frpAP微风化石灰岩岩石单轴极限抗压强度可取25MPa，冲桩型折减后系数C1可取0.3，C2可取0.02。最大单桩竖向承载力特征值为：16900KN，冲孔桩设计情况具体见下表：8桩表表3主塔楼单柱下采用两桩及三桩承台，非塔楼柱下基础采用单柱单桩（桩为抗拔桩，可抵消地下水浮力）。另外，由于核心筒剪力墙的基础底部已经大范围揭露微风化岩持力层，故将该部分基础设为

7、筏板基础，筏板厚度为：3000mm。上述基础均以微风化石灰岩为持力层，微风化岩天然湿度单轴抗压强度frp=25Mpa，取端阻力特征值qpa=7500Kpa。为确保成基础施工质量，应进行施工勘察(桩位超前钻探)，以准确查明桩端底（3倍桩径）持力层的变化，以保证建筑物的安全与稳定。2.第二阶段：补充施工阶段的钻探以及对已查明的溶洞及土洞的进行扩孔灌浆。在结构工程桩及支护钻（冲）孔桩施工前，应先进行补充钻探，以查明钻（冲）桩桩身周围及桩底一定深度范围内溶土洞分布情况。补充钻孔兼做后期注浆孔。a．钻孔平面布置要求：1、对基坑内部结构工程桩，

8、采用一桩一孔进行补充钻探；2、对基坑外侧支护结构桩，采用两桩一孔进行补充钻探；83、在核心筒承台边线2米外按每2米一孔进行补充钻探；b.补充钻探深度控制标准：1、坑内钻孔至基坑底以下5米，核心筒承台内的钻孔钻至垫层底以下5米。补充钻探