某地下室改造住宅塔楼的基础分析.pdf
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1、建筑论坛与建筑设计四川建筑第43卷第4期某地下室改造住宅塔楼的基础分析罗青儿(五冶集团上海有限公司建筑设计研究院,上海2 0 1 9 0 0)【摘要】近些年来,随着城市基础设施建设及城乡住房改造的大规模开展,改造项目越来越多。由于改造项目与新建项目设计与施工的条件不同,改造项目必须经过特别的分析与设计,方能确保结构体系符合相关规范在强度、刚度及稳定性等方面的规定。介绍一栋超限高层住宅剪力墙塔楼在地下室主体结构拆除改造过程中对其基础的分析与设计。分析对比了对应于地下室不同拆改方案基础的受力与变形,以及相对应的设计控制要点,确定了合适的地下室拆改方案,确定后的地下室改造方案可以满足业主原设计桩基础
2、不破坏、不加固即可满足新建筑设计方案结构的承载要求,取得了较好的经济效益。【关键词】改造;单桩承载力;基础分析;JCCAD【中图分类号】TU470*.31工程概况项目位于上海市黄埔区,原设计为地下4层,地上由2栋高层住宅塔楼A(2 9 层)、塔楼B(2 3层)及4栋多层裙房组成,高层住宅塔楼为剪力墙结构,多层裙房为框架结构。其中住宅塔楼B在其地下室主体结构施工完成,地上主体结构也已施工至4层位置(图1 虚线范围)时,应业主要求,住宅塔楼B的建筑设计方案全面修改,楼层数也增加至2 5层,基于新建筑设计方案确定的主体结构为超限高层剪力墙结构。根据计算分析,原住宅塔楼B已施工完成的主体结构已不满足改
3、建后结构的设计要求,需全部拆除直至地下室基础底板板面标高位置,而基础底板及基桩业主希望保留继续使用。为满足日后正常使用的需要,改建后地下室主体结构层数与原结构设计相同,改建后地下室楼(地)面标高除在原基础底板因考虑改建的剪力墙与筏板能更可靠连接而增加2 0 0mm现浇钢筋混凝土面层外,其它各层结构楼面标高与原设计相同。改造后地下室主体结构各层楼面结构标高分别为-17.000m(地下4层)、-1 3.0 0 0 m(地下3层)、-9.2 0 0 m(地下2 层)及-5.40 0 m(地下1 层),地面0.0 0 0 维持原设计绝对标高不变。【文献标志码】A150.3m范围内地基土主要由饱和黏性土
4、、粉性土和砂土组成。按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异,可划分为1 2 个主要层次,基桩人土深度范围内土层分布见表1。2地下水根据上海地区常规设计经验,以及地勘报告的结论,本项目基础抗浮设计水位取地表下0.5m,抗压设计水位取地表下1.5m;承压水埋深呈周期性变化,一般为3.0 1 1.0m。因本项目为改建项目,项目建设持续时间较长,考虑到原设计方案的主体已出0.0 0 至地上4层,符合基坑坑内停止降水的设计条件。为降低基坑内降水费用提高项目经济性,此时,塔楼B所处范围基坑已停止坑内降水,降水井也已进行了回填封堵。由于坑内降水井已封堵,基坑内停止降水后的地下水水位标高已无法准确确定,
5、故在进行项目地下室改造设计与分析时,出于安全方面的考虑,仍假设现基坑坑内总水头与坑外总水头相同,分析时采用基坑坑外的地下水位标高。根据现场基坑坑外水位观测井实地监测,基坑坑外地下潜水水位较高(原基坑开挖过程中无承压水及其影响),各观测点基坑坑外潜水水位标高详见表2。3桩基础设计住宅塔楼B原设计基桩为抗压桩,桩径700mm,桩长34.0m,混凝土强度等级C30,基桩上端2 3m长度范围内配筋为16mm16,下端1 1.0 m长度范围内无配筋,单桩竖向抗压承载力设计值Ra=2800kN。基桩设计见图2。实际施工过程中,塔楼B已施工桩位与原设计图纸一致,桩位平面布置如图3所示。根据表2 基坑外地下水
6、位监测结果判断,塔住宅楼B及其地下室范围在拆除与重建的施工过程中,桩基础中的部分基桩存在临时抗浮工况,即在此改定稿日期 2 0 2 2-0 6-2 5图1 塔楼B拆除前作者简介罗青儿(1 9 7 6 一),男,博士,工程师,从事建根据地勘报告勘察结果,项目场地在其所揭露深度筑结构抗震分析、设计、咨询与审核工作。76罗青儿:某地下室改造住宅塔楼的基础分析表1 土层特性地质土层土层名称层厚/m层底标高/m时代层号1填土Q40.90 1.692浜填土2.50粉质黏土0.30 1.562.60淤泥质4.70 6.263粉质黏土7.80Q4?1粉质黏土9.1010.00 Q4?3粉质黏土12.0214.
7、201.60 2.694粉质黏土4.10黏质粉土2.50 3.381夹粉砂4.2026.90 30.06Q32粉砂粉砂夹2.00 4.21?3粉质黏土6.80表2基坑外地下潜水水位标高点号SW1高程/m2.088注:相对标高0.0 0 0=绝对标高4.6 0 0(吴淞高程)。造过程中基桩将承受上拔力。由于原设计的基桩为抗压桩,未考虑基桩的抗浮,在此情况下,只能根据桩身周边的土层分布情况、基桩的实际配筋以及基桩桩身裂缝控制宽度限值来反向推算原设计基桩的单桩抗拔承载力。经计算,基桩桩身裂缝宽度若按max=0.3mm控制,则原设计基桩可承受的轴向拉力为7 6 5kN;若以桩身配筋的强度控制(钢筋强度
8、取用设计值),原设计基桩可承受的轴向拉力为9 6 5kN;根据土的物理力学性能指标计算所得到基桩可承受的轴向拉力均大于这2 个数值,因此可以确定,基桩的抗拔承载力主要由基桩桩身控制。4方案分析4.1计算条件(1)地下水位:根据前述表2 基坑坑外实测地下水位数据,基础分析时临时抗浮工况地下水水位标高按-1.50 0 m成因颜色湿度状态类型度性上部约1.5 2.0 m一般以杂填土为主,含1.50 2.362.63 1.404.000.100.31 0.16-0.701.17 0.11-0.894.27滨海-6.26灰饱和流塑浅海-6.99-12.73 淤泥6.40 7.68质黏土9.407.20
9、8.3833.30SW2SW32.6912.129密实压缩多量碎砖,石子,煤渣,贝壳碎片等杂质,杂湿很湿 软塑灰黑饮和流塑滨海 褐黄湿可塑河口灰黄很湿软塑-13.94滨海灰饱和流塑浅海-15.13-21.27-22.31-23.89-32.49 34.37-36.43-32.83 37.0639.23-37.33 河口 灰绿-39.60饱和滨海灰-41.51-66.11 河口 草黄-67.78饱和滨海灰-69.32-69.51 河口-71.90灰饱和滨海-74.95SW4SW52.8102.876土层描述松散局部地表为水泥地坪;下部以黏性土为主,含少量碎石等杂质含多量有机质、腐植物、碎石子等杂
10、物含氧化铁斑点及铁锰质结核,土质自上而中等下渐变软。摇震反应无,土面光滑无光高等泽,干强度中等,韧性中等含云母、有机质,夹薄层粉性土。摇震反高等应无,土面光滑无光泽,韧性中等,干强度中等含云母、有机质,偶夹贝壳碎片,夹少量薄高等层粉砂,摇震反应无,土面光滑有光泽,韧性高等,干强度中等含云母、有机质,钙质结核及腐植物,夹薄滨海、高等灰很湿软塑沼泽很湿 可塑溺谷灰湿软塑暗绿硬塑溺谷湿灰绿可塑密实低等夹粉性土。局部为细砂颗粒成份以石英、长石为主,含云母,局部密实中等夹多量粉质黏土,局部夹薄层粉性土。土质不均匀柱/墙地面板疏水层SW6筱板2.164C15混凝土垫层12加劲板螺旋箍22 层粉细砂700图
11、2 基桩详(单位:mm)(相对标高)取值。若无特别说明,以下基础分析分析中地下水水位标高均以相对标高表示。(2)单桩竖向抗拔承载力:根据上述分析计算结果,若以77层粉性土,局部夹黏土。摇震反应无,土中等面光滑无光泽,韧性中等,干强度中等含云母、有机质,钙质结核及腐植物,夹薄中等层粉性土。摇震反应无,土面光滑无光泽,韧性中等,干强度中等含氧化铁锈斑及铁锰质结核。摇震反应中等无,土面光滑无光泽,韧性中等,干强度中等含云母,局部砂性较重,土质不均匀。摇中等震反应快,土面粗糙,韧性无,干强度无中等颗粒成份以石英、长石为主,含云母,局部抗水底板截桩标高螺旋箍2?8200加劲箍161800主筋000t16
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