超高層建筑設計中砂層地基研討范文

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1工藝流程及操作要點

1.1工藝流程

以施工方案為前導，確定基坑降水及支護體系后進行基坑開挖施工。其施工工藝流程為：測量放線確定基坑邊線及高控制→基坑井點降水→基坑開挖→基坑支護→標高抄測→切割機配合人工基槽清理→地基承載力復核→基礎結構施工。

1.2井點選擇布置

本工程地下水為階梯形潛水，主要含水層為卵石層，滲透系數K=50m/d,地下水埋深6.20~10.30m，主要含水層在主樓基礎底板以上5.41~6.65m，總體流向東南，場地的地下水主要受大氣降水和地表水滲入等補給，排泄方式主要以徑流排泄。工程距黃河直線距離不足300m，地下水的水位高度受黃河水位影響較大。

1．2．1選擇井點由基礎埋深以及地下水埋深可計算出水位降深為4.2~6.6m，地下水含水層為卵石層，可按滲透系數K=50m/d取值（表1）。經綜合考慮既滿足卵石層滲透系數又滿足水位降深要求且不產生嚴重浪費的降水方式，應從多層輕型井點及管井井點降水中選擇。因本工程位于城中村，施工場地狹小，若采用多層輕型井點降水需使用大量設備機具，井點占用面積大，給施工場地造成極大壓力。管井井點適用于滲透系數大、地下水位豐富的土層，管井井點排水量大、降水深，較輕型井點降水效果好，所以本工程選用管井井點降水。

1．2．2確定管井深度本區域卵石層下面為第三紀泥質砂巖層，卵石層為含水層，埋深為5.2~12.3m，裙房底板位于卵石層區域內，第三紀泥質砂巖層埋深12.3~18m，主樓箱基底板位于泥質砂巖層內，經過細致分析泥質砂巖致密的特性及地質勘察報告，得出可把泥質砂巖層作為隔水底板，所以管井采取完全井點方式進行設置，管井深度不用深入主樓底板以下，為完全排除基坑內卵石層含水，根據基巖平面深度確定，管井深度為進入基巖以下至少3.0m。

1．2．3布置井點采用井點群井降水的降水措施，通過各井點抽水，使地下水位降至基礎底面以下，以保證基礎施工。井點沿裙房基坑周邊布置，距基坑上邊緣線為1.5～2.0m，間距為15.0～18.0m，共布置井點31個，均為完整井，深度為16.25～17.50m，進入基巖不小于3.0m。排水采用在基坑外四周設置排水管網，經三級沉淀后集中排入城市下水管道。

1.3基底明溝排水

主樓基礎位于中風化泥質砂巖層，雖因質地緊密可作為防水板，但因泥質砂巖微裂縫內仍有少量通過微裂縫滲入的地下水，為保證基底安全，須在基坑內進行二次降水。為排凈基坑內的地下裂隙滲水，防止浸泡基巖，在離基底周邊約0.10m處設置寬不小于0.20m、深不小于0.30m的明溝，其溝底均應處于基巖層中。明溝排水坡度不小于3%，且在兩個角部設置集水井，定期抽排井內積水。

1.4地基施工

為避免擾動持力層，機械開挖至距基底標高300mm為止，預留此300mm厚巖層進行人工挖掘清槽。中風化泥質砂巖土質堅硬，但遇水易軟化。若使用鐵鍬及鐵鎬挖掘十分困難，人工投入量大且進度緩慢?；A施工階段正值雨季，為加快施工進度及避免基底受雨水浸泡，經研究探討后采用如下施工工藝進行施工。（1）將基底均勻劃分為4個區域（圖1），基槽清理按區域進行，每清理完一個區域就及時澆筑混凝土墊層，以免清理出的區域受雨水影響軟化持力層。對于未及時進行人工清理的區域采用塑料布覆蓋，以免雨水浸泡巖層。（2）因人工挖掘困難，使用大型機械有可能擾動持力層，為此在清槽時，采用切割機配合人工進行。用切割機將中風化泥質砂巖層切割成100mm×100mm見方的網格狀，切割深度控制在250mm，形成多個獨立的風化泥質砂巖層方墩，然后再進行人工挖掘。人工挖掘時，利用鐵鎬撬斷風化泥質砂巖層方墩。清理干凈局部撬斷的風化泥質砂巖層方墩后，再用鐵锨配合找平清理至基底標高。此法提高了人工基坑清理效率，并有效地保證了基礎持力層免受擾動。

1.5地基承載力復核

該工程地基基礎設計要求為平板荷載試驗承載力特征值不小于800kPa。為對地基承載力進行復核，基坑挖完進行平板荷載試驗，以檢測天然地基是否達到設計要求承載力值。試驗委托甘肅省建筑設計研究院進行，依據的標準及資料為《建筑地基基礎設計規范》（GB50007－2011）、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB50202—2002）、《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001，2009年版）、《甘肅省電力公司調度通訊樓巖土工程勘察報告》。

1．5．1試驗方法（1）主樓箱形基礎面積約為2200m2，荷載試驗共設3個點，在基坑內均勻分布，采用平臺堆載裝置進行試驗。（2）所有儀器儀表在試驗前均進行整機標定。（3）試驗加載方式采用慢速維持荷載法，即逐級加載，每級荷載下樁頂沉降達相對穩定后才能施加下一級荷載。共分12級加載，分級加載200kPa，最大加荷2400kPa。（4）沉降觀測：每級加載后間隔10，10，10，15，15min測量一次，之后每隔30min測量一次并記錄。（5）當出現下列情況時，可終止加載：1）承壓板周圍的土明顯側向擠出；2）沉降急劇增大，荷載沉降曲線出現陡降段；3）在穩定荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定；4）沉降量與承壓板直徑之比不小于0.06；5）達到反力裝置的最大承受能力；6）達不到極限荷載，而最大加載已達到要求的極限承載力。

1．5．2試驗結果試驗點的荷載值都超出設計要求荷載800kPa，即中風化泥質砂巖層可作為天然地基。蘭州市普遍分布風化泥質砂巖層，泥質砂巖層經上述承載力試驗驗證，是可作為超高層建筑物的良好天然基礎。但存在遇水軟化的缺陷，因此基礎施工過程中須避免基底進水。本工程采用深基坑降水方式進行排水，基礎開挖施工至接近基底標高時采用切割機配合人工清槽的方式進行施工，操作簡便易行，適宜大面積推廣。

2質量控制

主要質量控制參數見表2。

3安全措施

（1）制訂邊坡變形觀測制度，定時檢查邊坡變形情況并采取相應措施。（2）制訂降水井水位變化觀測制度，定時檢查降水井內水位變化情況并采取相應措施。（3）土方開挖時安排專人負責挖掘機、裝載機、運輸車的工作路線、行駛路線安排，避免機械事故和交通事故。（4）人工清槽時對工人使用鐵锨、鐵鎬、切割機進行專門安全交底，避免發生傷害事故。

4適用范圍

本工法適用于蘭州或其他具有與其相似地層特征的地區，擬建建筑物持力層為中風化泥質砂巖層的超高層建筑。其基礎形式可采用箱形基礎加天然地基的結構形式，不僅能夠滿足建筑物地基承載力的要求，而且簡化了基礎形式，提高了基礎安全可靠性，且經濟效果顯著。

5結語

在中風化泥質砂巖層地基施工過程中采用井點群井降水與明溝排水結合的方法完全可滿足施工降水要求，避免降水井進入基底以下的鉆井，降低施工成本的同時加快了施工進度。采用切割機配合人工清槽的方式，減少了人工投入量，提高了工作效率。通過荷載試驗驗證了中風化泥質砂巖層承載力滿足超高層建筑設計的承載力要求，可以采用箱形基礎加天然地基持力層的結構形式，不僅避免了樁基或其他基礎形式存在不均勻沉降的風險，而且降低了基礎施工造價。通過此實例為中風化巖土層較淺的且可作為持力層的地區，進行超高層施工提供了成功范例。

作者：馬小軍何二天王萬民阮曉贊周俊單位：北京建工四建工程建設有限公司