基础变形控制及沉降后浇带优化设计

地基基础变形控制设计方法及应用李伟强李伟强地基基础与地下工程研究所（SES：SoilEngineeringServices）专注于“地基与基础”及“岩土与结构”相互作用的科学研究，专业理论扎实、实践经验丰富，致力于复杂地基基础工程难题。地基与基础的研究方向与核心技术领域：所长正高级工程师注册土木工程师（岩土）l

地基与结构相互作用（SSI）技术研究l

沉降后浇带优化咨询l

岩土工程数值分析方法工程咨询l

深基坑与相邻建筑相互影响分析评估l

变形控制的复合地基设计与优化l

超高层建筑桩筏精益设计与优化1地基基础变形控制设计基础附近有大面积填方或堆载存在复杂或不

较高的高层建良地质条件筑相连建筑的高度和层数相关较大相邻基础荷载差异较大多塔楼大底板建筑对沉降有特殊要求的建筑紧邻既有建筑

既有建筑加层岩溶工程案例：唐山市新世界超高层存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑采空区高层建筑地基基础抗变形设计基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑最大值2cm紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑北京CBD

核心区

Z15中国尊大厦利科西安国际金融中心存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑存在复杂或不良地质条件较高的高层建筑基础附近有大面积填方或堆载相邻基础荷载差异较大相连建筑的高度和层数相关较大多塔楼大底板建筑紧邻既有建筑既有建筑加层对沉降有特殊要求的建筑选用合适的持力层对湿陷性土、膨胀土等特殊地基控制地下水和地表水的影响变刚度调整设计，调整桩长、桩径、桩数采用基础或上部结构构件跨越局部软弱地层加强基础、上部结构刚度及相应构件承载力调整施工顺序，先施工高层建筑再施工低层建筑设置沉降后浇带或沉降缝沉降控制措施减小高层建筑沉降、加大低层建筑沉降匹配地基基础形式：裙房优先配重或锚杆抗浮措施荷载

地层分布

分布结构刚度地层参数基础刚度差异沉降是关注的重点影响差异沉降的主要因素2沉降计算方法《岩土工程的工作方法》，张在明《建筑地基基础设计规范》、《桩基规范》和《箱筏规范》中关于最终变形量的计算公式，都是基于分层总和法的基本原理，并考虑实际观测值和理论计算值的统计误差，加以修正。工欲善其事，必先利其器工具选择岩土-结构相互作用精细化仿真数值计算CBD

Z15（中国尊）PLAXIS是用于岩土工程的变形、稳定性以及地下水渗流等问题的通用有限元系列软件。它计算功能强大、运算稳定、界面友好，是解决现在与未来复杂岩土工程问题的专业计算分析工具。PLAXIS系列软件拥有强大的本构模型，可用于精确模拟土的力学特性，模型的参数也充分符合岩土工程的实践应用，并可采用板、桩、锚杆和其他构件对土体结构和相互作用进行精确模拟。为结构-地基-基础共同作用分析提供了很好的工具。基于多钻孔地层数据精细模拟计算结构单元丰富，可进行地基、基础、上部结构共同作用分析基于单元库中的“SHELL”“BEAM”“PILEINTERFACE””PILE

TIPINTERFACE””CONTACT”等库存单元，可以精细模拟超高层基础及上部结构•

莫尔-库伦（M-C）模型•

德鲁克-普拉格（D-P）模型•

邓肯-张（Duncan-Chang）模型•

盖帽（D-P-Cap）模型强大的岩土本构模型库，计算结果符合工程实际•

修正剑桥（MCC）模型•

硬化土（HS）模型和小应变硬化土（HSS）模型•

ECPHujeux模型•

成层节理（Multi-lamina•

霍克-布朗（Hoek-Brow•

混凝土老化（AgingCon•

多种蠕变模型模型对比3典型工程案例超高层建筑案例——中国尊结构及地层特点：p

建筑高度528mp

上部结构荷载巨大p

沉降后浇带设置困难设计对策：p

变刚度桩基设计p

进行地基基础协同作用分析p

取消沉降后浇带p

取消裙房抗拔桩北京CBD核心区Z15地块（中国尊）项目桩基设计桩基变形设计案例——北京大兴国际机场北京大兴国际机场概况•

北京大兴国际机场位于北京市大兴区和河北省廊坊市广阳区之间。•

一期用地总面积约3031.9公顷。•

一期建设以2025年旅客吞吐量7200万人次、货邮吞吐量200万吨、飞机起降量62万架次的目标设计，建设4条跑道、70万平方米航站楼及相应的货运、空管、停车楼、综合交通枢纽等生产生活设施。地下结构设计概况•北京新机场航站楼地下共2层，地下二层为轨道区及站台，地下一层为轨道连接过厅及预留APM区，开挖面积约16万平方米，其中深槽区开挖面积11万平米，开挖深度18.4m。地下二层平面图地下一层平面图核心区计算模型轨道区域体模型航站楼轨道区航楼中心非轨道区域核心区沉降计算结果航站楼中心非轨道区域航站楼轨道区域工后沉降计算结果—航站楼轨道区域指廊计算模型西北东北西南东南中央指廊指廊计算结果桩基变形设计案例——东坝车辆段上盖开发12#线库咽喉区•

盖上住宅：12~18层（3#线）、6层（咽喉区）、12~20层（12#线）•

盖顶覆土层

：2m3#线库•

二层：4.8m，小汽车库（仅3#线库、12#线库有）•

首层：9.5m，列车停车、列检、轨区上盖桩基承台+筏板+地梁车库桩基变形设计案例——北京朝阳站（星火站）枢纽车楼枢纽换乘

-11.500m地铁换乘大厅-19.00mM3站台

-25.50mR4站台

-34.45m采空区抗变形设计案例时间初始活跃衰退变形量地表移动延续时间可以根据最大下沉点的下沉与时间关系分为以下三个时期：①初始期：从移动开始（下沉10mm）至移动活跃期时的持续时间；②活跃期：地表下沉速度每天大于1.7mm的持续时间；③衰退期：从活跃期结束到移动稳定（连续6个月下沉不超过30mm）的持续时间。采空区地表沉陷采空区专项勘察报告0~3mm/m10~350mm0~2.5mm/m最大值2cm最大值15cm依赖先进的分析（数值分析）技术进行精细化计算，可作为抗变形设计依据优化复合地基取消沉降后浇带案例——京东集团总部二期2号楼±0.000

基础地下

地上

建筑高层数

层数

度（m）区域标高埋深结构类型基础形式

地基形式（m）

（m）A座B座5555191612-98.0

27.000

28.48

框架-核心筒80.0

27.000

28.48

框架-核心筒60.0

27.000

28.48

框架-核心筒CFG桩复合地基梁板式筏基C座天然地基天然地基独立承台+抗水板纯地下室-27.000

28.48/京东集团总部二期2号楼项目结构及地层特点：p

主裙楼结构荷载差异大p

深厚砂层B座A座p

跳仓法施工设计对策：C座p

进行地基基础协同作用分析p

取消沉降后浇带p

优化原CFG桩方案（节约200万）本工程为大底盘多塔楼建筑，综合工程地质条件及建筑特点，以及跳仓法施工要求，地基基础特点与难点分析如下：ü地基变形量、差异沉降控制难度大;ü本工程裙房、纯地下室部分需要采用抗浮措施;ü需要解决高低层建筑差异沉降问题，取消沉降后浇带基于地质条件、基础形式、上部结构荷载分布，在满足地基基础承载力的前提下，通过对地基刚度（处理）、基础刚度的优化调整，达到主裙楼差异沉降满足设计要求，最终取消沉降后浇带。优化复合地基取消沉降后浇带

节约工期与造价4总结a)

依赖经验的工程判断b)

依赖原位测试结果的半经验关系c)

依赖基于土力学和岩体力学一般理论d)

依赖先进的分析（数值分析）技术岩土工程师应该尽量同时使自己具有这几个方面的能力，并且能在工作中应用自如，相辅相成，最后形成自己的“工程判断(engineeringjudgment)”。《岩土工程的工作方法》，张在明工程判断首先体现在工程参数的选用和取值上。因而强调定性分析与定量分析相结合，强调综合判断。“经验之果只有结在理论之树上才有生命力。”ü

经验公式法ü

数值计算法ü

解析计算法工程地质资料土的工程性质计算、分析综合判断土力学基本概念工

程

经

验工程经验岩土工程设计对岩土工程数值分析的几点思考

龚晓南岩土工程师在现有专