王　勇， 吳啟敏， 張　帆

(成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司， 四川成都 610000)

1　項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目位于四川省成都市東邊，建設(shè)場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，II場(chǎng)地，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，圖1為建筑總圖，虛線框中的房屋建筑層數(shù)為9～11層的花園洋房，建筑高度為21.7～33.7 m，其余樓棟為33層高層住宅，建筑高度103.900 m。9～11層花園洋房與33層高層住宅建筑均為剪力墻結(jié)構(gòu)形式。

圖1　建筑總圖

該場(chǎng)地東西向長(zhǎng)245 m，南北向長(zhǎng)370 m，東西向高差達(dá)15 m，場(chǎng)地東側(cè)由于相鄰項(xiàng)目挖土回填，導(dǎo)致堆土高達(dá)到10 m多，該處持力層非常深，達(dá)到26 m左右，西側(cè)距離持力層也較深，約12～14 m，項(xiàng)目原始場(chǎng)地地面標(biāo)高詳見圖2。場(chǎng)地地勢(shì)高處存在大量的回填土，如何通過地下室的方案消化如此大的高差和解決場(chǎng)地的挖填方問題成為確定地下室建筑方案的關(guān)鍵考慮因素。通常坡地的地下室有兩種方案：臺(tái)地方案與坡地方案，這兩種方式各有特點(diǎn)，項(xiàng)目初期業(yè)主選擇了臺(tái)地方案。針對(duì)該項(xiàng)目，下文將對(duì)以上兩種地下室方案進(jìn)行詳盡的對(duì)比。

圖2　場(chǎng)地高差示意

2　地質(zhì)情況及基礎(chǔ)形式概述

圖3為典型的地質(zhì)剖面，通過詳勘可以看出，場(chǎng)地內(nèi)存在大量的回填土，場(chǎng)地土為軟弱土(素填土)～中軟土(黏土②-2、黏土②-3)～中硬土(黏土②-1)～基巖，屬于對(duì)建筑抗震的一般地段。表1為巖土的工程特性指標(biāo)建議值表。通過地勘資料發(fā)現(xiàn)，地下室基礎(chǔ)無法采用天然基礎(chǔ)，考慮采用樁基礎(chǔ)，可以選擇預(yù)應(yīng)力混凝土管樁或者旋挖混凝土灌注樁基礎(chǔ)。試驗(yàn)及數(shù)值研究表明[1-2]:預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有應(yīng)用范圍廣、單樁承載力高、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但是抗剪承載能力差，尤其是在樁上部有回填土的情況下。在地震及作為支護(hù)樁使用時(shí)，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的抗剪性能是其主要承載指標(biāo)，目前對(duì)管樁的抗剪研究還不夠深入。在許多實(shí)際工程中出現(xiàn)因樁身抗剪承載力不足而導(dǎo)致的工程事故，所以應(yīng)該謹(jǐn)慎的采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁抗剪和作為支護(hù)樁使用。在上海發(fā)生的13層樓倒塌事故中，雖主要原因是樓旁堆土過高，但是管樁抗剪承載力低，容易脆性破壞是導(dǎo)致事故的真正原因。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁與實(shí)心樁相比，在相同的直徑情況下，其抗剪性能較低，為了保證錘擊成樁時(shí)樁身免受損傷，預(yù)應(yīng)力管樁在樁身截面設(shè)計(jì)上，普遍采用了高預(yù)應(yīng)力度和C80左右高強(qiáng)混凝土，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土管樁受彎變形時(shí)混凝土未壓碎而預(yù)應(yīng)力筋拉斷，彎曲延性不足，難以很好地適應(yīng)邊坡的滑移變形對(duì)支護(hù)樁的延性要求[3]。

旋挖灌注樁具有抗剪承載力高，穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其可以作為邊坡支護(hù)樁使用，并且能夠很好的穿過強(qiáng)風(fēng)化泥巖，達(dá)到預(yù)定的持力層，不會(huì)出現(xiàn)類似于預(yù)應(yīng)力管樁“斷樁、破樁”的現(xiàn)象，但是旋挖灌注樁施工速度慢，成本高。

該項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)有大量的回填土，在場(chǎng)地內(nèi)存在大的高差突變形成高邊坡時(shí)，為了防止高低臺(tái)地滑移破壞，高臺(tái)地區(qū)域的主樓及地下室區(qū)域基礎(chǔ)采用旋挖灌注樁基礎(chǔ)，低臺(tái)地的主樓及地下室區(qū)域基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁。

圖3　典型地質(zhì)剖面

3　地下室方案及基礎(chǔ)選型

3.1　方案一 臺(tái)地方案

根據(jù)景觀效果及場(chǎng)地特點(diǎn)，選擇了臺(tái)地方案，高低臺(tái)地均為一層地下室。針對(duì)臺(tái)地方案，進(jìn)行了臺(tái)地位置的比選，分別為臺(tái)地方案一和臺(tái)地方案二(臺(tái)地3的持力層較好，可以采用天然基礎(chǔ)，因此本文各方案均僅針對(duì)臺(tái)地1和臺(tái)地2范圍進(jìn)行對(duì)比)。

臺(tái)地方案一詳見圖4，臺(tái)地1與臺(tái)地2相接處的高差控制在4.0 m，保證小區(qū)內(nèi)的景觀品質(zhì)，圖4中的點(diǎn)線為高低臺(tái)地的分界線，臺(tái)地方案剖面詳見圖5。

表1　巖土的工程特性指標(biāo)建議值　kPa

圖4　臺(tái)地方案一示意

注： 圖中虛線為場(chǎng)地原始標(biāo)高圖5　1-1剖面

臺(tái)地方案二詳見圖6，相對(duì)于臺(tái)地方案一，臺(tái)地1與臺(tái)地2交接的位置往右側(cè)移動(dòng)46 m左右。

圖6　臺(tái)地方案二示意

在臺(tái)地方案一和臺(tái)地方案二中，為了防止高低臺(tái)地滑移破壞，臺(tái)地1區(qū)域的主樓及地下室區(qū)域基礎(chǔ)采用旋挖灌注樁基礎(chǔ)，臺(tái)地2的主樓及地下室區(qū)域基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁，旋挖灌注樁采用嵌巖樁，旋挖灌注樁及預(yù)應(yīng)力管樁的持力層均為中風(fēng)化泥巖，旋挖灌注樁的平均樁長(zhǎng)約25 m，預(yù)應(yīng)力管樁的平均樁長(zhǎng)約17 m。

根據(jù)表2～表4關(guān)于臺(tái)地方案土方量和基礎(chǔ)的對(duì)比可知：(1)臺(tái)地方案二的土方開挖量大，填方量小，造成余方量較大，因此臺(tái)地方案二土方造價(jià)高于臺(tái)地方案一，臺(tái)地方案一較好的適應(yīng)了原始場(chǎng)地標(biāo)高；(2)臺(tái)地方案二的旋挖樁數(shù)量較少，故臺(tái)地方案二的基礎(chǔ)造價(jià)比臺(tái)地方案一省842萬元，臺(tái)地方案二的綜合成本較臺(tái)地方案一省566萬元。

表2　臺(tái)地方案土方量對(duì)比　m3

表3　臺(tái)地方案樁根數(shù)對(duì)比　根

表4　兩種臺(tái)地方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比　×104元

注：以上對(duì)比的材料單價(jià)均為當(dāng)時(shí)市場(chǎng)單價(jià)。

減小臺(tái)地1的范圍可以大大減少旋挖樁使用范圍，從而減少樁基總費(fèi)用。但由于東側(cè)邊坡支護(hù)的原因，此處不能出現(xiàn)高邊坡，否則支護(hù)將由自然放坡變?yōu)榕艠?錨索支護(hù)，成本會(huì)急劇增加，且對(duì)建筑中庭景觀破壞太大。綜合考慮，在確保兩個(gè)邊坡不出現(xiàn)共同滑動(dòng)面和滿足景觀要求的情況下，地下室方案選用臺(tái)地方案一。

3.2　方案二 坡地方案

該方案為一層地下室，坡地方案剖面詳見圖7，圖中虛線為場(chǎng)地原始標(biāo)高。整個(gè)場(chǎng)地做一個(gè)2.5 %的坡度處理，場(chǎng)地內(nèi)部沒有高差，場(chǎng)地西側(cè)標(biāo)高與道路標(biāo)高保持一致，此方案對(duì)景觀的利用及共享性較好。場(chǎng)地東側(cè)高標(biāo)高處為挖方區(qū)，西側(cè)低標(biāo)高為填方區(qū)，通過土方平衡減少余土量，坡地方案土方量統(tǒng)計(jì)表詳見表5。整個(gè)場(chǎng)地?zé)o高度突變，不存在滑移的風(fēng)險(xiǎn)，所有地下室及主樓均采用預(yù)應(yīng)力管樁，以中風(fēng)化泥巖作為持力層，預(yù)應(yīng)力管樁樁長(zhǎng)為19～25 m，平均樁長(zhǎng)22 m。

(a) 平面

(b) 2-2剖面圖7　坡地方案示意

表5　坡地方案土方量統(tǒng)計(jì)　m3

4　經(jīng)濟(jì)性分析

考慮挖填方和基礎(chǔ)形式的造價(jià)，對(duì)比臺(tái)地方案和坡地方案經(jīng)濟(jì)性，詳見表6。對(duì)比結(jié)果表明：(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地標(biāo)高情況，坡地方案的土方比臺(tái)地方案節(jié)約282萬元，大概節(jié)約20 %；(2)坡地方案的基礎(chǔ)造價(jià)比臺(tái)地方案節(jié)約1 591萬元，大概節(jié)約31 %；(3)坡地方案的總造價(jià)比臺(tái)地方案節(jié)約1873萬元，具體造價(jià)詳見表6。

表6　臺(tái)地方案與坡地方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比　×104元

5　總結(jié)

通過該項(xiàng)目的比選，得出以下結(jié)論：

(1)合理利用場(chǎng)地的高差，采取合適的地下室方案，確定恰當(dāng)?shù)牡叵率覙?biāo)高，通過土方平衡，可以減少土方量，節(jié)約大量的土建成本。

(2)不同的地下室方案直接影響了基礎(chǔ)選型。本項(xiàng)目中，不同的樁型對(duì)基礎(chǔ)成本有著很大的影響。一般情況下，預(yù)應(yīng)力管樁的造價(jià)遠(yuǎn)小于旋挖樁基礎(chǔ)，但是預(yù)應(yīng)力管樁抗剪承載力低，容易脆性破壞，不宜用于存在滑移面的情況，例如臺(tái)地的高邊坡范圍。因此當(dāng)?shù)叵率掖嬖诖蟾卟顣r(shí)建議選用坡地方案，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，這樣可以大大節(jié)約基礎(chǔ)造價(jià)。