临海复杂地质条件地下工程方案选择研究

目次第一章概述 11.1前言 11.2研究与实施 1第二章方案选择研究 42.1临海复杂地质条件基坑工程方案选择 42.2桩基础与超深开挖方案的比较 72.3不同形式底板方案的比较 92.4不同抗浮设计方案的比较 172.5地下工程方案的综合对比 242.6方案选择的原则 28第三章技术创新点 30第四章技术经济分析 314.1技术特点 314.2经济效益 314.3社会与环保效益 321概述1.1前言本课题是由xxxx股份公司，会同xxxx有限公司、xxxx大学共同完成的研究项目，是2005年度xx市建设科技发展基金项目。近年来，为了充分拓展城市发展的空间，高层及超高层建筑不断增加，地下空间的利用也不断发展，使地下广场、地下车库、超大面积地下室不断涌现，也使基坑开挖的深度和面积不断增加，对地基的要求也越来越高。xx地区既有地质条件较好的岩体地基，又有杂填土、冲填土等软弱地基，与强风化基岩面接触的大多为碎石、角砾层或中、粗砂等富含水且透水性强的土层。这就形成了xx地区地质的不均匀性和复杂性，使地基处理及基坑开挖技术的难度增大，并具有明显的地域性特征。xx地区地基处理的传统方法有：桩基础、碎石桩、强夯、换土垫层等；基坑支护及止水帷幕的方法有：预应力锚杆、土钉、灌注桩、水泥搅拌桩、高压注浆旋喷桩、钢板桩等；地下混凝土底板主要形式有：独立柱基、上返肋梁筏板、下返肋梁筏板、平筏板；地下混凝土结构抗浮的主要方案有：结构自重、结构结合抗浮锚杆、结构加覆土及三者之间的结合。然而选择何种地基及基坑开挖方案，更为安全、经济、可靠；如何在临海复杂的地基条件下有效地运用传统的技术，一直是xx地区及国内建筑界的一项重要课题。依据xx地区的地质特征，选择经济、合理的基础形式、抗浮方案，以及先进的施工技术和工艺，以保证地下工程的质量，防止渗漏和影响结构的安全及使用功能，也是xx地区和国内的一项重要课题。本课题的研究内容在我国与xx地区有着相似地质特征的临海、临江及山区丘陵等地区的建设项目上，也有着广阔的应用空间。因此，综合各种因素进行临海复杂地质条件地下工程方案选择的研究，不但能使建设项目更加安全可靠，而且能大幅降低工程造价、加快建设周期，将有效地支持我国的建设事业。1.2研究与实施1.2.1xx地区地下工程方案中存在的主要问题任何地区的地下工程都有着自身的特点，xx地区也不例外，其地质最显著的特点就是基岩、土层与土质的不均匀、临海复杂地质及地下水。本地区应用的地下工程工艺必须与当地的地质特点和工程条件相结合才能保证工程的质量、加快施工速度、降低成本。目前，xx地区的地下工程中无论是传统的工艺，还是新技术、新设备均存在着与建筑结构的形式、规模及本地区地质特点不相适用的问题，对工程影响较大的主要体现在：地基处理和桩基础、基坑工程、基础底板结构型式的选择、地下混凝土结构的抗裂防渗与节能降耗。由于地下工程（按一般高层建筑测算）造价约占整个工程的25％～35％，占整个工程结构工期的50％左右。因此，科学合理的地下工程方案选择对整个工程的工期、造价和质量影响重大。方案选择存在的主要问题是没有综合考虑基坑工程、地基处理、桩基础、底板结构形式的相互影响，造成了大量的资源浪费并延误了工期。如：某工程部分区域未到基岩，采用了超深开挖设柱墩的方案，比桩基结合筏板的方案多开挖、回填了土方，浪费了混凝土，延误了工期。再如：某工程基础方案未考虑基坑和止水方案的影响，超深开挖造成基坑透水，延误工期、造成了很大的经济损失。底板及其抗浮的设计形式未能结合地质条件综合考虑，极大的影响了工程质量、工期和成本。超长地下混凝土结构的开裂和渗漏是影响结构安全和使用功能的大问题；由于对岩土基坑中地下水的特殊性认识不足，使xx地区多个地下混凝土结构抗浮设计出现了问题，造成了很大浪费；间歇式加强带施工速度快、不留遗患，但设置间距和施工工艺上还存在一些需要深入研究问题。1.2.2研究的主要内容。1结合xx地区的地质特点和目前的施工工艺情况，为了解决存在的一些主要问题，拟对地下工程方案选择进行研究，主要包括：1）临海复杂地质条件基坑工程方案的选择；2）桩基础与超深开挖方案的比较3）不同形式底板方案的比较；4）不同抗浮设计方案比较5）地下工程方案的综合对比分析2本研究涉及了20余个工程对象，主要包括：奥运帆船比赛中心（奥运村工程、媒体中心工程），鲁信长春花园，颐中科技广场二期，流亭机场扩建二期，海尔创牌中心，石老人海水浴场改造，香格里拉大饭店二期扩建工程，xx中级法院办公楼，xx软件园A-1楼，环宇康庭，华阳慧谷、某家居广场工程等。1.2.3实施过程1课题的立项。为了研究、总结xx地区地下工程实践中所形成的丰富经验，解决地下工程工艺中存在的问题，形成较为完整的xx地区地下工程的工艺，以提高xxxx的技术水平并为xx市的建设事业做出贡献。集团股份公司于2004年年底立项，并成立了“xx地区地下工程工艺研究”课题组，该课题于2005年被批准为xx市建设科技发展基金项目，本课题为其中的一个子课题。本主要成员单位包括：负责部门xxxx股份公司技术中心参加单位集团公司的置业分公司、xxxx有限公司、施运机施公司、海川集团，xxxx大学。研究内容1临海基坑2研究内容1临海基坑2桩与超挖3底板方案4抗浮方案5综合方案工程实践分析相关资料整理存在问题技术经济分析工程实践地下工程方案选择图1.2-1课题技术路线3主要实施过程如下：1）资料的准备与整理。2004年6月～2004年12月，集团技术中心组织课题组的成员单位，进行了相关资料的搜集工作，并对xx地区已完成和正在施工的20余个工程中地下工程方案存在的问题进行了调研，对需要进一步研究问题进行了汇总。2）确定研究内容和课题的分工。2004年12月，通过对xx地区大量工程和现有技术的研究分析，提出了存在的问题，并确定了课题的5项研究内容。3）课题研究的主要工作包括：2004年7月～2006年12月，结合奥运帆船中心工程的5个工程，以及石老人海水浴场改造等项目研究了“临海复杂地质条件基坑工程方案选择”的课题内容。图1.2-2为奥运帆船比赛中心基坑工程方案论证会。2005年3月～2007年11月，针对xx流亭机场扩建、科技广场二期、香格里拉二期、奥运帆船比赛中心、xx市中级法院综合楼、xx数码科技大厦等工程项目研究了“不同形式底板方案的比较”和“不同抗浮设计方案比较”2项课题内容。图1.2-2奥运帆船比赛中心基坑工程方案论证会2005年10月～2007年6月，结合xx鲁信长春花园、xx华阳慧谷等项目研究了“桩基础与超深开挖方案比较图1.2-2奥运帆船比赛中心基坑工程方案论证会2006年3月～2007年9月，结合奥运帆船比赛中心、xx鲁信长春花园、xx华阳慧谷等项目研究了“地下工程方案的综合对比分析”的课题内容。2007年10月～2008年1月将课题的初步研究成果应用于xx小港湾改造工程的方案论证上。2007年11月～2008年3月对课题的成果资料进行了整理。2方案选择研究2.1临海复杂地质条件基坑工程方案选择2.1.1第29届奥运会xx国际帆船中心陆域建筑奥运村、运动员中心工程位于xx市市南区燕儿岛路1号，本工程是第29届奥运会xx国际帆船中心陆域建筑的重要部分，包括由地下连廊及空中钢结构天桥接通的奥运村和运动员中心两个单体工程。奥运村项目位于4-1#地块，赛事规划为奥运村，赛后作为旅游酒店、商务办公或其它公用建筑使用，总建筑面积89296m2，设二层地下室，地下室建筑面积为30375m2，基础埋深约10m。运动员中心位于5#地块北段，赛后作为奥运村建筑群的配套公建，总建筑面积16979m2本工程原地貌形态为海滨平原，后经人工回填改造而形成陆域（原北海船厂厂区），现场地形较平坦，地面标高为2.59m～3.78m。总的地势为东略高西略低，地貌单一，地层结构与地质构造简单，场区的岩土组合为：上部覆盖第四系层1.5m～14.0m，主要岩性为人工填土、粉细砂、粗砂、粉质粘土和碎石土等。其下为分布广泛且完整坚硬的花岗岩，无明显不良地质作用，属建筑抗震有利地段，场地的稳定性良好。本工程场区浅层地下水为孔隙潜水，地下水位埋深为2.20m～3.30m，水位标高为0.44m～1.45m，下层地下水与海水有密切的水力关系，在场区西南部，地下水直接与海水相通，受潮汐影响，地下水位日变幅50～100㎜，地下水动态年变幅为1.5m左右。由于地下水和海水直接贯通，本工程无法采用排水方案。因此，选择技术可行、经济合理的止水帷幕方案是保证基坑和整个地下工程顺利完成的关键。本工程原设计方案是采用两两相切的长螺旋灌注桩支护兼止水帷幕的桩锚支护方案，经研究论证实际采用的是旋喷桩止水帷幕＋内放坡的基坑方案，见图2.1-1、2.1-2。图图2.1-1长螺旋支护止水方案图2.1-2旋喷桩＋内放坡方案2.11技术效果分析。本工程原基坑支护方案时采用直径600mm的混凝土螺旋钻孔灌注桩内外两排两两相切，并加设三道预应力锚杆的支护止水方案，经探讨研究，该方案对于砂层淤泥层、粘土层等地质条件下原则上是可行的，但用在临海复杂地质条件下不仅造价高，而且难以解决以下问题：1）长螺旋灌注桩在块石、碎石、杂填土中成桩效果差，难以入岩，且两桩之间相切不密实，因此桩间和桩底的止水效果较差，能造成透水。近期类似地质环境下其它工程采用本方案后出现过透水现象。2）螺旋钻机钻孔难以入岩，临海基岩分布不均，埋深变化大，本基坑挖深约12m，在基岩面以下大部分桩体将出现吊脚桩，不能保证支护桩体稳定，安全隐患大。3）基岩以上的地质主要为砂层，锚杆在砂层中成孔困难，预应力锚杆方案不能有效发挥作用。4）难以满足基坑开挖过程中石方爆破带来的震动造成锚杆处砂层液化问题。高压旋喷止水帷幕适合砂层地质、粘土层地质及局部小粒径的碎石层，并且通过采用分段成桩和旋喷结合注浆的工艺还能解决在碎石和抛石中的成桩问题。在帷幕桩深度以进入强风化花岗岩0.5m为终孔原则的前提下可有效解决桩底的止水效果。如果配合自然放坡，本方案在止水的同时可解决本工程的边坡支护问题。采用高压喷射注浆法进行止水帷幕可达到良好的止水效果。经研究，本工程宜采用高压旋喷止水帷幕，考虑到本工程周边无建筑物，如果配合自然放坡+明沟排水整体作用可有效解决本工程深基坑的围护，止水帷幕单排排列，帷幕桩直径1.2m两两相切，相邻帷幕桩桩心间距1m，并将奥运村和运动员中心作为整体维护考虑。止水帷幕施工完且整个深基坑开挖完毕后经对选定的高压旋喷止水帷幕+放坡支护+集水明排的方案的实施效果进行检查检测，运动员中心和奥运村总共近9000m2土方开挖过程中及地下室结构施工过程中项目部委托xx地矿公司对边坡稳定进行了监测，监测结果说明，本方案实施后边坡是稳定的且坡顶无可见性裂缝出现。在周边止水帷幕及基坑支护设计及施工方案成功实施的前提保证下，本工程从2004年8月26日开始到2004年12月底完成土石方爆破挖运共计296415m3，PVC防水卷材施工面积31000m2，钢筋制作加工安装量共计9458t，混凝土浇筑量共计53200m3，完成了实施效果证明，本次临海复杂地质条件下深基坑围护的设计及施工是一次性成功的典型案例，为今后类似工程的施工提供了可借鉴经验。2工期分析。由于地下室施工工期短，本工程高压旋喷止水帷幕施工、土石方放坡开挖、护坡等采取了流水施工的方法。2004年8月27日进行试桩，2004年8月28日开始进行止水帷幕全面施工，2004年9月29日上午如果采用长螺旋灌注桩进行本工程的止水及支护施工，即使做到了流水施工，由于工艺限制，长螺旋桩施工完毕后需要进行预应力锚杆施工，限于每层锚杆浆体达到一定强度后才能张拉预应力，这个时间最短要在7～14天左右，由于采用垂直开挖的方式，需要分层开挖、分层进行锚杆施工并张拉，如果按照3层锚杆考虑，即使采用流水作业，相应的施工时间也要增加1～2个月，这将极大的占用地下室结构施工的工期，从而无法保证整个地下室工程的总工期。3经济对比分析。通过高压旋喷止水帷幕+放坡支护+集水明排的方案的实施，在保证工程顺利实施的同时还取得了较好的经济效益，为业主节约了共计2390662元的投资，经济对比见表2.1-1、2.1-2。表2.1-1原方案造价分析序号项目名称计量单位工程数量金额（元）综合单价合价1混凝土灌注桩：螺旋钻机钻孔桩，内外两排，两两相切（兼做止水帷幕），桩长10.5～13.9m，桩径600mm，要求入岩深度1000～1500mm，混凝土强度等级为C30，配筋主筋为Ⅲ级钢10Φ22，箍筋为Ⅰ级钢φ10@200m3598090053820002混凝土围梁：截面尺寸1100×500mm，主筋为Ⅲ级钢12Φ18，箍筋为Ⅰ级钢φ10@200（6），混凝土强度等级为C30m32708502295003土钉支护：Ⅲ级钢Φ16钢筋，双向间距1.5m，长度不小于1m，锤击。喷射厚度100mm，初喷50mm，细石混凝土强度C20，挂网为Ⅰ级钢m21500028042000004钢梁：预应力锚杆三道，水平间距1.6m，竖直间距2.5m，长度15m，直径150mm，0.45水灰比水泥砂浆灌浆。钢梁三道，每道两根22am6605007300005砖砌挡土墙（含构造柱）：M5水泥砂浆砌筑370mm厚1.0m高Mu7.5粘土砖墙，构造柱用C20混凝土，400×400mm，主筋为Ⅲ级钢4Φ10，箍筋为Ⅰ级钢φm49012561250总造价11052750序号项目名称计量单位工程数量金额（元）综合单价合价1旋喷桩：高压旋喷桩，单排，两两相切（兼做止水帷幕），桩径1200mm，入岩深度不小于500mmm9056327.329639382因额外放坡增加的土方量开挖m3505058404040外运m31209518217710回填m362600148764003土钉支护：Ⅲ级钢Φ16钢筋，双向间距1.5m，长度不小于1m，锤击。喷射厚度100mm，初喷50mm，细石混凝土强度C20，挂网为Ⅰ级钢m2150002804200000总造价8662088表2.1-2优化后的方案造价分析优化后方案的直接经济效益为11052750—8662088=2390662元。2.1.31临海与海水相通的地段，不得采用降排水方案。否则，将造成大面积的基坑坍塌。2分段成桩、旋喷与注浆相结合等止水帷幕技术，适应于临海复杂地质条件的基坑工程。3采用内放坡、双排桩等支护方案，可以减少或避免锚杆的使用，能取得更好的基坑止水效果。4长螺旋压浆灌注桩不适合于在碎石、块石、抛石等杂填土层中做支护结构和止水帷幕。2.2桩基础与超深开挖方案的比较图图2.2-1某花园小区工程基础2.2.1工程实例－1工程概况与施工过程1）该工程为地下一层，局部二层，地上11层的板式剪力墙住宅。地下室结构尺寸55×24m，基础形式为独立柱基，设计持力层为中粗粒花岗岩，抗浮底板上返梁。板顶标高分别为66.6m、67.2m、68.2m、68.05m，板厚350mm，见图2.2-1、图2.2-2。图2.2图2.2-3深垫层照片图2.2-2柱基超深垫层间回填示意2）该工程的基础土石方由业主单独分包，因为在柱底设计标高未出现中粗粒花岗岩，已继续开挖至62.14m（D轴以南，即A至D轴），以北部位仍为粉质粘土。业主要求整个基础继续开挖至花岗岩持力层，后又下挖至59.44m（基底平均标高）。D轴以南有65支独立柱，以北有80支独立柱。设计单位确定的做法为柱基垫层超深部位用C20素混凝土浇筑至柱底垫层标高，然后再进行柱间回填土，夯实达到密实度94%，见图2.2-3。3）这些柱墩最大截面3.2×3.2m;最小2×2m。最深的柱基底标高为56.8m。所用混凝土量为1850m3,砼单价为316元/m3，总造价为584600元。土方开挖量33000m3单价12元/m3,回填量30934m3，单价6元/m3，2方案的优化如果基坑开挖至设计底板垫层标高后，采用桩基础（不用独立柱基）。经计算上部荷载到柱底的最大竖向荷载为8985KN，最大弯矩51KN.m。可采用桩径1.2m的桩基础，配筋16根ф14，箍筋ф8@200，混凝土C30。可有效降低施工难度，并保证分段流水施工。桩基施工单价600元/m3，包括挖孔、钢筋、浇筑混凝土等所有工作内容。桩长平均长度按5m计，混凝土用量约2.21技术对比在实际施工过程中，有四点原因导致了进度无法加快。1）基础开挖至中粗粒花岗岩持力层后，由于地形较陡峭，多数柱基内用风镐凿出台阶。2）由于地形较陡峭，在柱基垫层采用木模前，必须先用砖模找平，基础内砌筑量很大。而且平面运输全部为人工运输，进度缓慢。3）柱基垫层由于高度普遍较高（平均约4m），为保证模板稳定。实际施工时不得不采用多次支模、多步浇注施工，直接导致了工期延长。4)回填夯实阶段，为保证压实系数，现场租用了一台小型压路机。由于多数柱网间距不超过6m，所以必须在柱四周辅以蛙式打夯机配合。而且运土只能卸到基坑边，再用铲车倒运到基坑内。5)工序分析。实际方案包括：开挖、深垫层模板、深垫层混凝土、深垫层间回填土、基础施工，共计6道工序；优化方案包括：挖孔桩成孔、桩身混凝土、垫层、基础，共计4道工序。实际方案有6道工序,而且桩间土回填占工期较长；优化方案仅为4道工序，而且无桩间土回填。2工期对比1)实际工期由5月8日开挖，5月18日砌筑砖胎膜。6月11日超深垫层浇筑完毕。全部回填完具备垫层浇筑为7月21日，总工期74天。2)如改用桩基础施工方案，按照每天1.2m的掘进速度，安排两个施工班组。预计总工期36天3)优化方案的工期可提前38天，相当于实际工期的36÷74=48.65％。3工期及经济对比,详见表2.2-1表2.2-1工期及造价对比序号分析项目实际方案优化方案1基础处理造价（元）11662044917242基础处xx期（天）74383造价降低率57.84%4工期缩短率48.65%2.2.以上分析表明：独立柱基超深开挖做深垫层的方案，较独立柱基结合人工挖孔桩的方案工期长、造价高。因此，在基岩起伏地段选择基础方案，如有较大区域需要超深开挖2m以上时，应选择独立柱基结合桩基础的方案。2.3不同形式底板方案的比较2.3.1岩体地基1岩体地基工程实例之一xx颐中科技广场二期工程xx颐中科技广场二期工程是由xx颐中房地产开发有限公司开发的建筑群，该工程位于xx市市北区，北靠临淄路，南临章丘路，西部为乐陵路，东侧为辽宁路，总建筑面积147217㎡。共分为B、C、D、E四个区，其中B区为商场，C区为多层商住楼，D区为SOHO办公楼，E区为高层商住楼。下面以B、E区为例介绍具体情况：B区商场图2.3-1下返梁示意1)设计概况。B区工程为商场，总建筑面积为37489㎡，地上5层，地下2层为车库，标准层面积每层为4300㎡，标准层层高为4.5m，建筑总高度图2.3-1下返梁示意工程设计为框架结构，基础形式：柱下、墙下扩展基础，地基基础设计等级为乙级；地下室底板采用肋梁式筏板结构，下返梁构造（见图2.3-1）；为满足抗浮要求，设计有抗浮锚杆，锚杆数量为1414支，间距1600mm，单根锚杆设计抗拔承载力为240KN。抗震等级三级，抗震设防类别为丙类。B区混凝土强度等级为：垫层C15，基础底板和外墙C30S8，柱、梁、板均为C30。2)施工概况。B区地下室筏板及基础梁划分为四个施工段，原设计图纸为无缝施工，纵横向设两道膨胀带，混凝土梁板墙等加水泥用量的10%AEA铝酸钙膨胀剂，膨胀带处加水泥用量12%的AEA，施工时同时浇筑。2006年4月30日，第一段筏板及基础进行了浇筑，基础筏板总的施工工期为30天。下返梁施工特点及难点：须先将梁槽及独立柱基槽挖至设计深度，遇到岩石基础时，开挖难度很大，本工程采用了钻孔爆破与机械开挖结合方式，并每边超宽至少300mm作为砖模的工作面，超挖部位采用回填土方并夯实。B区纵横向下返梁数量多，相应的回填量很大，另外下返梁施工需增加砖模、抹灰及防水工序，并在外侧做一道防水保护层。图2.3-2上返梁示意3)经济指标。1000㎡底板的施工速度23.9天，单位面积造价：图2.3-2上返梁示意E区高层商住楼1)设计概况。E区为高层商住楼，地上建筑面积为44676㎡，地下建筑面积为11400㎡，地上部分商业网点两层，塔楼二十四层，地下两层，总高度76.30m。结构形式为框架剪力墙结构。基础形式均为柱下扩展基础；地下室底板采用肋梁式筏板结构，上返梁构造（见图2.3-2）；设计有抗浮锚杆，数量为886支，单根锚杆抗浮设计为250KN。E区混凝土强度等级垫层为C15，基础为C40S8。要求柱基及墙基挖至中风化岩石，超深部分用C15毛石混凝土填实。基础开挖至-6.0M（黄海高程，相对标高为-11.6m）。E区地下室筏板厚度为500㎜，上返梁尺寸为600×1200㎜，梁顶标高高出筏板顶板700㎜，负二层为地下车库，建筑标高为-9.9m，不足部分为回填土。2)施工概况。E区原设计为无缝施工，底板建筑面积约6544㎡，后根据施工需要，划出两条后浇带，分为四段流水施工，E区在2006年8月6日进行第一次底板混凝土浇筑，基础底板总的施工工期为48天。图2.3图2.3-3青岛帆船中心奥运村底板3)经济指标。1000㎡底板的施工速度15天，单位面积造价：1023.08元/㎡。2岩体地基工程实例之二xx帆船中心奥运村工程1)设计概况。xx国际帆船中心奥运村地下工程建筑面积为30375m2，埋深约10m。本工程地下室底板采用肋梁式筏板结构（见图2.3-3），上返梁构造，底板在两个地上十七层主楼的部位的厚度为1300mm，两个七层主楼的部位的厚度为1000mm,其余部位的厚度为700mm厚，工程结构形式为框架剪力墙结构，地下室外墙混凝土墙厚400mm图2.3-4青岛数码科技中心底板图2.3-4青岛数码科技中心底板上返梁施工特点及难点：基础混凝土完成后，上返梁井字格内的回填比较困难，主要体现在室内回填材料的运输、夯实。如果处理不好，容易留下质量隐患。3）经济指标。1000㎡底板的施工速度15.9天，单位面积造价：2777.98元/㎡。3岩体地基工程实例之三xx数码科技中心工程1）设计概况。xx市数码科技中心工程为商住两用SOHO办公楼，本工程位于xx市海尔路，总建筑面积：77576m2，其中地上面积59738m2，地下面积17838㎡本工程建筑层数为地下三层，南楼地上十八层，北楼地上二十八层，中间连接裙房二层，底板平面见图2.3-4。南楼大空间办公层层高（二至九层）3.5m，SOHO办公层高（十至十七层）6.1/6.8m；北楼SVO办公层层高3.3m。±0.000相当于绝对标高21.3m。建筑高度：南楼89.2m，北楼89.8m，建筑塔顶高度110.7m。结构类型：钢筋混凝土框架－剪力墙结构。地下室底板为平板结构，主楼部分厚1.5m，裙房部分厚0.8m2）施工概况。数码科技中心底板施工时共划分8个施工段，第1段开始施工时间为2005年8月1日，施工完毕时间为2006年3月5日，总的工期为155天。因本工程的施工场地限制，利用六区地下室底板作为加工场地，故而造成施工周期较长。施工特点：由于底板为平板，基底清理和防水操作较为方便；钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑的速度都比较快。3）经济指标。1000㎡底板的施工速度18.2天，单位面积造价：1646.87元/㎡。4岩体地基工程实例之四xx市中级人民法院审判综合楼图2.3-5青岛市中级人民法院审判综合楼底板图1）设计概况。xx市中级人民法院审判综合楼总建筑面积59914㎡，地下3层，地上25层，建筑总高度100m。该工程为框架—核心筒结构，地下室底板为筏板式满堂基础，上返梁结构（见图2.3-5）。混凝土强度等级分别为：垫层C15，基础底板C40S12，柱、墙C50和C40，梁、板C40和C30。基础持力层为花岗岩中风化带，地下室抗浮水位标高为13m，主要采用结构自重和地下室内回填土抗浮。筏板厚度为700㎜，局部1000㎜，2000㎜图2.3-5青岛市中级人民法院审判综合楼底板图2）施工概况。地下室基础型式为筏板基础，底板厚度不等，整个底板按设计膨胀带位置划分为6个水平施工区段，各施工区段保持相对独立的施工，混凝土浇筑按区段进行流水施工，第1段开始施工时间2004年4月21日，6段浇注完成时间为2006年6月15日，总的施工工期为56天。3）经济指标。1000㎡底板的施工速度16.4天，单位面积造价：1515.08元/㎡。5岩体地基工程实例之五xx香格里拉大饭店二期扩建工程1）设计概况。xx香格里拉大饭店二期扩建工程总建筑面积117515㎡，地下3层，地上两栋高层，其中一栋20层，高度80.45m，为酒店和客房；另一栋为29层，高度124.95m，为公寓和办公楼。该工程为框架剪力墙结构，地下室底板为筏板式满堂基础，下返梁结构（见图2.3-6）。混凝土强度等级分别为：垫层C15，基础底板C45S12，柱、墙C60、C50和C40，梁、板C35。基础持力层为花岗岩微风化带，地下抗浮水位标高为13m，主要采用结构自重、抗浮锚杆和地下室内回填土抗浮。筏板厚度为500㎜，局部加厚，下返梁尺寸为950×10002）施工情况。地下室基础型式为筏板基础，底板厚度不等，整个底板按设计膨胀带位置划分为6个水平施工区段，各施工区段保持相对独立的施工，混凝土浇筑按区段进行流水施工，第1段开始施工时间2005年6月20日，6段浇注完成时间为图2.3-6青岛香格里拉大饭店二期扩建工程底板图3）经济指标。1000㎡底板的施工速度25.5天，单位面积造价：1889.42元/㎡。图2.3-6青岛香格里拉大饭店二期扩建工程底板图2.3.21土体地基工程实例之一xx流亭机场国际航站楼工程1）设计概况。国际航站楼总用地面积13.8万m2，总建筑面积100225m2，地下室总建筑面积44199m2，地上总建筑面积56026m2，占地22693m图2.3-7机场国际航站楼底板施工图底板图航站楼按功能区分为：A、B、C、F四个区域,整体平面呈弧形状。航站楼工程主体为多层现浇钢筋混凝土框架结构，屋顶为钢结构，钢结构主桁架在室内跨度图2.3-7机场国际航站楼底板施工图底板图地下室底板厚度主要为600㎜，局部900㎜，为下返梁结构型式，下返梁尺寸为800×1200㎜，800×1000㎜，见底板图2.3-7；抗浮桩设计为ZH2，直径1200，其下抗浮桩承台2.4×2.4×1.8m（厚）。2）施工概况。地下室底板（AB区承台梁，底板，500高导墙）混凝土量约18092m3，均为C40补偿收缩混凝土，抗渗等级为S8。并以后浇带为界，划分成8个施工段，各施工段混凝土量为：A2-1：3068m3，A2-2：2571m3，A1-1：2751M3，A1-2：1732M3，B1-1：2688M3，B1-2：1999M3，B2-1：1758M3，B2-2：1525M33）经济指标。1000㎡底板的施工速度27.4天，单位面积造价：2366.52元/㎡。图2.3-8创牌中心底板分区施工图底板施工图图2.3-8创牌中心底板分区施工图底板施工图底板图1）设计概况。海尔创牌中心工程位于xx海尔工业园区内，建筑面积81824㎡（其中地下9186㎡，地上72638㎡），共10层，地下1层（半地下室），地上9层，建筑高度38.1m，主要功能为餐饮、展示、办公。该工程为框架结构，地下室底板为筏板式满堂基础，下返梁结构（见图2.3-8）。混凝土强度等级分别为：垫层C15，柱、墙C45，梁、板C30。底板厚度为400㎜厚，下返梁尺寸为400×900㎜，桩的直径主要为800㎜，少量桩的直径为600㎜、1000㎜。2）施工概况。本工程自2006年4月开工，2006年12月竣工。经过施工组织策划决定划分为四个施工段，纵横设两条膨胀带，施工时同时浇筑。2006年4月7日开挖土方，并同时施工桩基础，2006年5月17日桩基施工完成，2006年6月10日底板施工完成。总的施工工期为64天。3）经济指标。1000㎡底板的施工速度6.2天（底板无防水），单位面积造价：809.13元/㎡。2.3.3图2.3-图2.3-9上返梁示意图1工程实例概况xx某家居广场工程位于xx市北区，地下2层，地上4层，建筑高度18m，用途为商场，建筑面积为50800㎡。建筑场地地质情况较好，基础持力层为强风化花岗岩，地下水位高程为32m，±0.00相当于绝对标高为38.15m，基础底板的板底标高相当于绝对标高为2底板设计方案1）上返梁底板设计概况工程设计采用框架结构，基础为有梁式满堂基础上返梁结构；垫层砼C15，底板及外墙砼C40S8，柱砼C40和C30，梁板砼为C30。底板厚度为400mm，，局部厚度为500mm，上返梁尺寸为600mm*1200mm。本工程南北方向设一道后浇带，东西方向设置两条沉降缝。抗浮主要采用结构自重和地下室内回填土抗浮（室内回填土厚度1200mm）。如图2.3-9所示。图2.3-10图2.3-10下返梁示意图工程设计采用框架结构，基础为有梁式满堂基础下返梁结构；垫层砼C15，底板及外墙砼C40S8，柱砼C40和C30，梁板砼为C30。底板厚度为400mm，，局部厚度为500mm，上返梁尺寸为600×1200mm。本工程南北方向设一道后浇带，东西方向设置两条沉降缝。主要采用结构自重、抗浮锚杆、地下室内回填土抗浮（室内回填土厚度400mm）。抗浮锚杆入岩不小于2.5米，锚杆孔径100㎜，1Ф28的锚杆，锚杆极限抗拔力为176KN。应用锚杆的底板面积为8476㎡，锚杆根数520根，锚杆总长度1300m。如图2.3-3工期及造价分析1）上返梁方案工期及造价分析①施工概况该家居广场基础底板施工时共划分6个施工段（如图2.3-11），第1段开始施工时间为2006年9月16日，施工完毕时间为2006年12上返梁施工特点及难点：基础混凝土完成后，上返梁井字格内的回填比较困难，主要体现在室内回填材料的运输、夯实。如果处理不好，容易留下质量隐患。②经济指标。1000㎡底板的施工速度15.6天，单位面积造价：922.02元/㎡。图2.3-11某家居广场工程底板2）下返梁方案工期及造价分析图2.3-11某家居广场工程底板①施工概况该家居广场基础底板施工时共划分6个施工段（如图2.3-11），理论工期为132天。下返梁施工特点及难点：须先将下返梁的沟槽挖至设计深度，遇到岩石基础时，开挖难度很大，应采用钻孔爆破与机械开挖结合方式，并每边超宽至少300mm作为砖模的工作面，超挖部位采用回填土方并夯实。由于爆破控制的难度超深超宽开挖的几率非常大，由此所带来的回填量很大，另外下返梁施工需增加砖模、抹灰及防水工序，并在外侧做一道防水保护层，施工难度也较大。②经济指标。1000㎡底板的施工速度23.7天，单位面积造价：984.19元/㎡。3）工期及经济对比汇总见表2.3-1。表2.3-1不同方案地下工程工期及经济对比序号分析项目满堂基础上返梁满堂基础下返梁1满堂基础面积（㎡）847684762满堂基础造价（万元）781.50834.203满堂基础平方米造价（元/㎡）922.02984.194满堂基础施工工期861325每1000平方米底板施工工期（天）15.623.76造价降低率6.32%7工期缩短率34.2%2.3.4技术经济分析见表2.3-2.3.1上返梁式底板回填土的工作量较大，但可以安排到后期，不占用绝对工期。下返梁较上返梁多了4道工序，开槽、砌砖模、回填、抹灰，施工速度较慢。尤其是岩体地基的下返梁，开槽占工期较长，底板施工速度是上返梁式底板的50-70％。2下返梁砖模侧面的回填土与底板的防水施工较为困难，且下返梁对地下室结构的约束较大，底板和墙体容易产生收缩开裂，因此应合理的设置后浇带，避免出现结构裂缝。3岩体地基采用下返梁式底板，其造价高于上返梁式底板。4建议：岩体地基地下工程，从工期、施工难度和造价等方面考虑，应采用上返梁式底板的方案。表2.3-2不同底板形式的技术经济分析内容分类技术效果工期经济比较土体持力层筏板上返梁结构型式1．基底清理容易，标高容易控制。2．底板是平板，防水质量容易保证。3．上翻梁井子格内的回填，机械效率低，人工降效大，质量不易保证。混凝土模板及浇筑较难。4．对混凝土结构约束最小，适合于做滑动层。1．基底清xx期最短。2．防水部位工期相对较短。3．混凝土浇注时间较长。上返梁井子格内的回填工期相对较长，但不占绝对工期。4．上返梁较下返梁的施工速度快。1．总体造价略低于土体下返梁方案。2．防水造价最低。筏板下返梁结构型式1．基底清理容易，标高容易控制。2．防水阴阳角多，防水质量不易保证。3．混凝土的施工相对容易，浇注完成后底板顶面是平的，便于后续工作的开展。4．对混凝土结构约束较大。1．基底清xx期较短。2．工序多，土方开挖、砖模、砖模外侧回填土、防水、保护层部位工期相对较长。3．混凝土浇注时间较短。4．底板施工的总体工期较长。1．总体造价略高于土体上返梁方案。2．防水面积加大，阴阳角附加层多，防水造价高。岩体持力层筏板上返梁或平板结构型式1．基底清理较方便。2．底板是平板，防水质量容易保证。3．上翻梁井子格内的回填，机械效率低，人工降效大，质量不易保证。混凝土模板及浇筑较难。4．对混凝土结构约束最小，适合于做滑动层。1．基底清理简单。2．防水部位工期相对较短。3．混凝土浇注时间较长。上翻梁井子格内的回填工期相对较长，但不占绝对工期。4．施工速度：平板最快，上返梁式底板是下返梁式底板的1.5～2倍。1．总体造价低于岩体下返梁的方案。2．防水造价最低。3．清理基底费用较高。4．平板的造价高于上返梁方案。筏板下返梁结构型式1．基底、沟槽爆破非常难控制，易造成超挖。2．防水阴阳角多，防水质量不易保证。3．混凝土的施工相对容易，浇注完成后底板顶面是平的，便于后续工作的开展。4．对混凝土结构约束较大。1．基底清理及沟槽爆破最难，工期最长。2．下翻梁石方开挖、砖模、砖模外侧回填、防水、保护层部位工期相对较长。3．混凝土浇注时间较短。4．为后续工作提供便利，缩短后续工作的时间。1．总体造价高于岩体上返梁的方案。2．基底标高、沟槽宽度及深度控制难度大，超挖回填费用高。3．防水面积加大，阴阳角附加层多，防水造价高。2.4不同抗浮设计方案的比较2.4.1岩体地基图2.4-1软件园锚杆图2.4-1软件园锚杆设计1）设计概况。xx软件产业基地A-1研发楼位于xx市宁夏路与燕儿岛路交汇处。该工程性质为研发楼，总建筑面积63708㎡，地下三层，地上28层，其中裙房3层。主要功能空间安排为：地下三层为人防、车库、设备用房，地上28层为办公、研发用房。建筑总高度为99.10m。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，基底坐落在强风化岩上，主楼基础为上返梁式筏板，裙房部分为平板式筏板，厚度为525㎜，局部厚度为625㎜、725㎜、825㎜、925㎜。为抵抗水浮力，设计采用锚杆结合覆土的形式来保证建筑物的稳定性。锚杆孔径91㎜，1Ф28的锚杆，锚杆入岩深度3.5m，裙房部位底板上覆土厚1.8m，见图2.4-1。底板面积为3570㎡，锚杆根数2026根，锚杆总长度7237m。2）施工概况。工艺流程：施工准备→定位放线→钻机就位→成孔→清孔→抗浮锚杆钢筋制作与安装→灌浆。锚杆钻机选用型号XY0100钻机，每支锚杆成孔时间约为60分钟。灌注过程严格按照工艺流程进行，在下入钢筋后，将搅拌好的M30水泥砂浆用注浆管插入孔底，通过高压泵注入，灌满为止。图2.4-2环宇康庭工程锚杆分布抗浮锚杆施工于图2.4-2环宇康庭工程锚杆分布3）经济指标：2033.03元/㎡。2岩体抗浮锚杆实例之二环宇康庭工程1）工程概况。环宇康庭工程为高层住宅，位于山东路西侧，南临海泊河，总建筑面积69455㎡，地下三层，地上二层裙房和三座23层的住宅楼组成。主要功能空间安排为：地下三、二层为人防、车库，地下一层为办公及附属用房，裙房为商场，3-23层为住宅。建筑总高度为78.3m。结构型式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，混凝土强度等级为：基础至三层柱、梁、板、墙均为C40，三层至五层墙体混凝土为C40，梁、板混凝土为C30，五层以上墙、梁、板混凝土均为C30。基底坐落在强风化岩上，底板为上返梁、平板式（裙房部分）筏板基础，板厚度为500MM，局部厚度为1350㎜。为抵消水浮力，设计采用入岩锚杆结合覆土的形式来保证建筑物的稳定性，锚杆主要应用于上部为裙房的区域（见图2.4-2）。锚杆孔径150㎜，3Ф20的锚杆，锚杆极限抗拔力为340KN，入岩深度2～4m不等。应用锚杆的底板面积为5420㎡，锚杆根数1346根，锚杆总长度3230m。锚杆区域底板上覆土的厚度为650㎜，其上为200㎜的地面做法。2）施工概况。工艺流程：施工准备→定位放线→钻机就位→成孔→清孔→抗浮锚杆钢筋制作与安装→灌浆。锚杆钻机选用潜孔钻机（型号GLQ-80A或GMZ-15），每支锚杆成孔时间约为10分钟。灌注过程严格按照工艺流程进行，在下入钢筋后，将搅拌好的M30水泥砂浆用注浆管插入孔底，通过高压泵注入，灌满为止。抗浮锚杆施工于2006年6月1日正式开始施工，2006年7月16日结束时间，实际施工时间个46天。3）经济指标：1105.09元/㎡。3岩体抗浮锚杆实例之三xx数码科技中心图2.4-3数码科技中心工程锚杆分布1）设计概况。xx市数码科技中心工程为商住两用SOHO办公楼，本工程位于xx市海尔路，总建筑面积：77576㎡（其中地上面积59738㎡），地下三层，南楼地上十八层，北楼地上二十八层，中间连接裙房二层。南楼大空间办公层层高（二至九层）3.5m，SOHO办公层高（十至十七层）6.1/6.8m；北楼SVO办公层层高3.3m。±0.000相当于绝对标高21.3m。建筑高度：南楼89.2m，北楼89.8m，建筑塔顶高度110.7m。结构类型：钢筋混凝土框架－剪力墙结构。因建筑物坐落在基岩上，设计采用入岩抗浮锚杆结合覆土的形式来保证建筑物的稳定性，锚杆主要应用于上部为裙房的区域，底板上部覆土厚度1.4m，见图2.4-3。锚杆孔径100㎜，3Ф32的锚杆，锚杆极限抗拔力为290KN，入岩深度3m图2.4-3数码科技中心工程锚杆分布2）施工概况。工艺流程。施工准备→放线→钻机就位→校正孔位→钻孔至设计孔深→清孔→锚杆就位→注浆养护→焊接止水钢片。锚杆钻机选用TMROCKCHA660型专用锚杆钻机一台，每支锚杆成孔时间约为10分钟。抗浮锚杆施工于2005年8月1日正式开始施工，2005年8月31日3）经济指标：1590.03元/㎡。4岩体抗浮锚杆实例之四xx香格里拉大饭店二期扩建工程1）设计概况。xx香格里拉大饭店二期扩建工程总建筑面积117515㎡，地下3层，地上两栋高层，其中一栋20层，高度80.45m，为酒店和客房；另一栋为29层，高度124.95m，为公寓和办公楼。该工程为框架剪力墙结构，地下室底板为筏板式满堂基础，下返梁结构。混凝土强度等级分别为：垫层C15，基础底板C45S12，柱、墙C60、C50和C40，梁、板C35。基础持力层为花岗岩微风化带，地下抗浮水位标高为13m，主要采用结构自重、抗浮锚杆和地下室内回填土抗浮。筏板厚度为500㎜，局部加厚，下返梁尺寸为950×1000㎜。锚杆孔径150㎜，3Ф32的锚杆，锚杆极限抗拔力为400KN，入岩深度不小于2.7m。应用锚杆的底板面积为2120㎡，锚杆根数141根，锚杆总长度4222）施工概况。工艺流程。施工准备→放线→钻机就位→校正孔位→钻孔至设计孔深→清孔→锚杆就位→注浆养护→焊接止水钢片。锚杆钻机选用TMROCKCHA660型专用锚杆钻机一台，每支锚杆成孔时间约为10分钟。抗浮锚杆施工于2005年8月25日正式开始施工，3）经济指标：1703.76元/㎡。2.4.21土体抗浮锚杆实例石老人海水浴场改造图2.4-4抗浮锚杆1）设计概况。本工程位于东海路以南，石老人海水浴场内。由崂山区人民政府投资建设，由xx市园林规划建筑设计研究院有限责任公司和山东省航运工程设计院有限公司设计。拟建挡浪坝总长约1300m，埋深约2m；在该拟建挡浪坝西侧有一处一层地下车库带更衣室，其建筑面积为3770m2，层高4.5m，基坑开挖底标高为-1.8m，基础埋置深度约为4.5～6m；在该挡浪坝东侧有A、B两个一层地下更衣室，其中更衣室A建筑面积为1534m2，更衣室B建筑面积为957m2，层高均为4.5m，基坑开挖底标高为-1.2m，基础埋深约为6m。底板为上返梁形式，板厚500㎜，梁高900㎜，梁间浇筑400㎜图2.4-4抗浮锚杆锚杆设计采用φ130mm抗拔锚杆，M30高强水泥砂浆灌浆，内配1φ32Ⅲ级钢筋。水泥砂浆内需掺加适量膨胀剂及阻锈剂，确保锚杆抗拔力的设计值达到120KN。锚杆长度平均为7.5m，总数量为1500支,总工程量约为12000m。2）施工概况主要包括以下内容：①本工程经过和设计、甲方及监理单位协商后确定，每个基坑做3支试验锚杆，共9支，锚杆位置在现场由设计确定。当锚杆试验符合设计要求以后，才能进行正式锚杆施工。②试验锚杆施工采用套管跟进成孔和水泥浆护壁成孔两种方式成孔，在达到设计强度后进行张拉试验，抗拔力试验的极限值仅为60～105KN，均未达到设计要求；为此，请有关专家和设计人员到现场，针对地质情况的复杂性（由于抗浮锚杆处于中细砂及淤泥质粉细砂层，且处于地下水位以下，采用常规钻孔方法极易塌孔），并结合现场实际情况调整了锚杆的设计参数和施工工艺：将锚杆长度由7.5m加长至11～13m，且保证锚杆入岩不小于2m，孔径加大至150mm，锚杆成孔工艺确定为套管跟进式成孔，同时锚杆注浆采用二次压力注浆。根据调整后的设计参数和施工工艺，又做了9支试验锚杆，经抗拔试验，均能满足设计要求。最终采用调整后的设计参数和施工工艺完成了所有抗浮锚杆的施工，并通过了锚杆抗拔验收试验。采用该施工工艺，一台钻机每天施工4～5支锚杆，工程量约为50～70m。③工艺流程见图2.4-5。锚杆加工第一次压力注浆安装锚杆钢筋套管成孔机械拔出套管第二次压力注浆图2.4-5工艺流程图④本施工工艺采用二次注浆，以达到将套管旋转产生的泥浆保护膜破坏，保证锚杆抗拔力。安放锚杆时，将两根注浆管同时随锚杆下放，其中一根在注完浆后立即拔出；另一根管放于浆体中，待注浆体初凝以后，再由该管中压力注浆。该管在管壁上每间隔1m锚杆加工第一次压力注浆安装锚杆钢筋套管成孔机械拔出套管第二次压力注浆图2.4-5工艺流程图⑤抗浮锚杆施工于2005年5月4日正式开始施工，2005年7月12日结束时间，实际施工时间为69天，完成锚杆工程量约为18000m。3）经济指标：1612.69元/㎡。2.4.3结构及回填土抗浮1结构及回填土抗浮工程实例之一xx市中级法院综合楼1）设计概况。xx市中级人民法院审判综合楼位于xx市东部风景旅游区内，北临香港东路，南临城市主干道海口路，东临山东头路。总建筑面积59914㎡，地下3层，地上25层，建筑总高度100m。地下功能为车库、变配电室、泵房、餐厅、档案室、健身房等；地上为审判用房、办公室。该工程为框架—核心筒结构，地下室底板为筏板式满堂基础，上返梁结构，见图1.3.1-5。混凝土强度等级分别为：垫层C15，基础底板C40S12，柱、墙C50和C40，梁、板C40和C30。基础持力层为花岗岩中风化带，地下水抗浮水位标高为13m，主要采用结构自重和地下室内回填土抗浮。筏板厚度为700㎜，局部2000㎜，上返梁尺寸为600㎜×1400㎜。2）施工概况。本工程除采用钢筋混凝土结构自重达到抗浮外，主要采用回填级配砂石来达到设计抗浮的要求。地下室内回填级配砂石2680m3。当工程混凝土主体结构封顶后（地下室已进行结构验收），即从2005年1月13日开始回填，至2005年3月8日3）经济指标：1398.21元/㎡。2结构及回填土抗浮工程实例之二xx国际帆船中心奥运村1）工程概况。奥运村地下工程建筑面积为30375m2，埋深约10m。本工程地下室底板采用肋梁式筏板结构，上返梁构造，底板在两个地上十七层主楼的部位的厚度为1300mm，两个七层主楼的部位的厚度为1000mm,其余部位的厚度为700mm厚，工程结构形式为框架剪力墙结构，地下室外混凝土墙厚400mm2）施工概况。本工程除采用钢筋混凝土结构自重达到抗浮外，主要采用回填毛石混凝土、回填风化砂来达到设计抗浮的要求。地下室内回填风化砂9274m3，回填毛石混凝土7926m3。当工程混凝土主体结构施工至地上2层时（地下室已进行结构验收），即从2005年4月2日开始回填，至3）经济指标：2698.53元/㎡。2.4.41抗浮桩工程实例xx流亭机场国际航站楼1）设计概况。总建筑面积100225m2，地下室总建筑面积44199m2，地上总建筑面积56026m2，占地22693m2，建筑高度29.98m。航站楼工程主体为多层现浇钢筋混凝土框架结构，屋顶为钢结构，钢结构主桁架在室内跨度地下室底板厚度主要为600㎜，局部900㎜，为下返梁结构型式，下返梁尺寸为800×200㎜，800×1000㎜，；抗浮桩设计为ZH2，直径1200㎜，其下抗浮桩承台2400×2400×1800㎜（厚）。2）施工概况。机械成孔泥浆护壁灌注桩，是采用回转钻机或冲击钻机进行成孔，以及泥浆护壁的一种常见桩型。地质情况为：粘土层、砂层、风化岩，钻进至中风化岩层时因岩石坚硬而进尺较困难。机械成孔后，采用泥浆正（反）循环工艺清孔，清孔过程中进行换浆，使灌注前泥浆的相对密度控制在1.15～1.20；随后进行孔深（量测到钻头尖部分）及沉渣厚度的测量，应满足设计及相关规范要求。沉渣厚度达到要求（灌注砼前进行二次清孔）后，放入绑扎好的钢筋笼，并进行混凝土的浇注。一般情况采用C30混凝土，浇注时导管距孔底距离约0.3～0.5m，浇注过程连续完成，灌注桩的顶面标高应高出设计值50cm，以确保桩顶混凝土的质量，混凝土充盈系数应大于1航站楼桩基工程于2005年3月27日第一支成孔泥浆护壁灌注桩开始浇筑，于2005年5月26日完成航站楼A、B区最后一支灌注桩，共计903支，用时61天。平均每日浇筑15支灌注桩，钻机数27台；高峰期日钻机34台，日成桩18支。3）经济指标：2198.09元/㎡。2.4.5技术经济分析见表2.4.1抗浮锚杆对底板的约束较大，因此，其底板后浇带、加强带的间距应按照桩基础的形式设置。抗浮锚杆节点防水的施工操作较为困难，底板防水的施工速度较慢。2土层锚杆的抗拔力由土体的摩阻力确定，其抗拔力较低，且成孔困难、施工速度慢、造价高，因此，xx地区不宜采用土层锚杆作为地下室抗浮的方案。3岩体锚杆的抗拔力由钢筋的屈服值确定，其抗拔力高，可以减小结构的断面和覆土层厚度，且施工速度快，造价较低。岩体锚杆与下返梁底板结合的方案较为经济，但下返梁施工速度较慢。因此，岩体锚杆适合于地下工程中不占主导工序的非主楼区域，基础形式为独立柱基，底板为平板的部位，或应用于工期较为宽松的下返梁底板的地下室工程中。4抗浮桩应选择直径不大于600㎜的长螺旋灌注桩或预制桩，以减小底板结构的断面，降低造价，不宜采用大直径或泥浆护壁机械成孔的灌注桩。5由于高层建筑主楼部位的底板较厚，因此可选择结构自重抗浮或结构自重结合少量覆土的抗浮方案；桩基或土层地基可采用覆土结合结构自重的抗浮方案；岩体地基视工期情况可选择覆土结合结构自重的抗浮方案（工期紧），或覆土、结构自重结合抗浮锚杆的抗浮方案（工期相对宽松）。表2.4-1不同抗浮设计方案的技术经济分析内容分类技术效果工期经济比较抗浮锚杆岩体地基1．锚杆成孔容易。2．抗拔力由钢筋屈服值确定，较大。3．锚杆杆体在岩面处需做防水处理，否则容易造成渗点。4.对底板约束较大，需合理设置后浇带。1．工期相对较长。所占工期在关键线路上，但锚杆施工速度快对工期影响较小。2．锚杆施工速度30～40支/d。3．受锚杆影响，防水施工速度约是无锚杆和桩基的1/2。1．总体抗浮造价最低。2．岩体锚杆造价是土体锚杆30％～50％。土体地基1．锚杆成孔较难，孔壁易坍塌，应选择套管跟进法施工。泥浆护壁法对抗拔力降低较大。2．抗拔力由土体的摩阻力确定，较小。3．锚杆杆体在岩面处需做防水处理，否则容易造成渗点。4.对底板约束较大，需合理设置后浇带。1．工艺复杂，工期最长。2．所占工期在关键线路上，影响总工期。3．受锚杆影响，防水施工工期较长。4．锚杆施工速度4～5支/d。1．总体抗浮造价相对较高。2．岩体锚杆造价是土体锚杆30％～50％。桩基抗浮1．抗拔力最大，但泥浆对摩阻力影响较大。2．采用大直径的抗浮桩，底板结构断面过大。3．桩头需进行防水处理，否则容易造成渗点。4．对底板约束较大，需合理设置后浇带。1．工期较长。2．所占工期在关键线路上，但结合承重桩施工对总工期影响不大。3．对防水施工速度影响较大。1．总体抗浮造价最高。2．处理废浆的费用也较高。结构及回填土抗浮1．仅靠土或砂石自重抵抗水浮力，对结构高度影响较大，应结合锚杆和结构自重共同抗浮。2．对底板防水没有影响，但不易发现底板的渗漏部位。3．室内回填土（砂石）机械效率低，人工降效大，质量不易保证。4．对底板结构无约束作用。1．工期相对较短。2．所占工期不在关键线路上，可穿插进行，不影响总工期。3．不影响防水施工速度1．总体抗浮造价相对较低。2．仅采用回填土抗浮的方案，其造价高于锚杆抗浮的方案。2.5地下工程方案的综合对比图图2.5-1华阳慧谷建筑平面2.5.11工程概况1）华阳慧谷项目地处xx市市北区，基地总占地面积约为15319.4㎡，由四座钢结构高层住宅构成组团居住区，其中两栋为18层，一栋为22层，一栋为10层。总建筑面积约为51885m2，其中地上建筑面积为38700m2，地下建筑面积为13185m2本项目的四栋住宅楼均采用钢框架——混凝土剪力墙混合结构体系，其中钢框架部分是圆钢管混凝土柱、热轧H型钢梁，基础部分采用钢筋混凝土筏板基础，四栋住宅楼基础与地下停车库基础连为一体，见图2.5-1，筏板基础的底标高均为﹣2.60m（绝对标高）。2）根据钻探资料和区域地质资料，勘察深度范围内的地层主要由第四系松散堆积层和燕山晚期花岗岩及煌斑岩岩脉组成，自上而下可分为7层。第①层：杂填土。该层在场地内广泛分布，厚度：0.80～3.50m，层底标高：2.78～4.53m，层底埋深：0.80～3.50m。第②层：粗砾砂。分布也较为广泛，厚度：0.70～3.70m，层底标高：0.50～3.50m，层底埋深：2.30～第③层：淤泥质细砂。厚度：0.20～1.30m，层底标高：-0.19～1.81m，层底埋深：3.50～第④层：粉质粘土。厚度：0.50～7.40m，层底标高：﹣5.68～1.28m，层底埋深：4.50～11.0m。第⑤层:细粒土质砾砂。厚度:0.6～3.9m，层底标高：﹣5.82～﹣3.43m，层底埋深：8.60～11.20m。承载力特征值取240kPa,变形模量E0图2.5-2支护与止水帷幕第⑥层：强风化花岗岩。厚度：0.50～2.95m，层底标高：﹣6.74～0.25m，层底埋深：5.50～13.20m图2.5-2支护与止水帷幕第⑦层：中风化花岗岩。承载力特征值取2000kPa,变形模量E0取6.0GPa。2实施方案1）止水帷幕。根据设计要求，建筑物设计一层地下室，基坑开挖深度约9.0m。由于该场地内第②层粗砾砂层地下水较丰富，且勘察期间稳定地下水位埋深1.40～3.00m，为保证基础工程的正常施工，需对地下水进行防治，此工程采用的是止水帷幕治水方案。止水帷幕采用的是深层水泥搅拌桩，桩径500mm,间距350mm，基坑支护与止水方案见图2）支护方案。考虑到治水帷幕采用的是深层水泥搅拌桩，本工程的支护方案采用的是机械成孔钢筋混凝土灌注桩、外加两排锚杆的方案，灌注桩的直径600mm,间距1000mm。3）各楼座的地基处理方案如下：①3#楼地基处理。由于3号楼在基坑开挖后，大部分地基为强风化岩，局部为中风化岩，故3#楼地基不做特殊处理。②地下停车库地基处理。由于地下停车库基底所处位置基本在第⑤层细粒土质砾砂层，且地下停车库的荷载也不大，故地下停车库选择第⑤层细粒土质砾砂层作为地基持力层，大部分地基也不作特殊处理，只是局部做一部分砂石垫层。③1#、2#、4#楼地基处理。由于1#、2#、4#楼在基坑开挖后，绝大部分地基为第⑤层细粒土质砾砂层，且1#、2#、4#楼的荷载较大，第⑤层细粒土质砾砂层不能作为地基持力层，只能选择第⑥层强风化花岗岩层或第⑦层中风化花岗岩层作为地基持力层。图2.5-3支护桩加固照片图2.5-4基底标高数据本工程采用的是基坑一直开挖到第⑥层强风化花岗岩层，然后浇筑毛石混凝土的方案。同时为了保证周边支护桩桩脚的稳定，又在支护桩的底部设人工挖孔桩（见图2.5-3），基坑底标高具体数据（见图2.5-3支护桩加固照片图2.5-4基底标高数据3优化方案由图2.5-4和基底标高的差可知，1#、2#、4#楼的基底距基岩2～4m，因此，其他基坑与地基处理方案均可不变，1#、2#、4#楼采用2～4m的短桩基础，既基础底板采用筏板结合桩基的形式。4对比分析见表2.5-1。表2.5-1不同方案的技术经济分析技术工期经济实施方案1底板方案统一，便于设计；2超深开挖基坑风险加大。1增加了开挖、毛石混凝土、加固边坡的人工挖孔桩；2施工速度慢。1增加了开挖、毛石混凝土、支护桩的工作量；2增加工作量部分造价1131060.49元。优化方案1嵌岩短桩承载力满足要求，且为地下结构，能满足水平荷载的要求；2基坑支护的风险减少。1人工挖孔桩短，较大开挖快；2总体施工速度快。1增加了挖孔桩的工作量；2增加工作量部分造价836523.91元；3节省29.45万元。2.5.2工程实例之二xx奥运帆船比赛中心媒体中心工程1工程概况图2.5-5媒体中心平面1）媒体中心工程，建筑面积为8200m2，地上2层，混凝土框架，屋面为钢结构；地下1层，面积3698㎡，地下室埋深约为6.0m图2.5-5媒体中心平面2）地质及周边环境的主要特点是地下条件复杂，含大量的碎石、抛石；基岩面起伏较大，部分场区基底为基岩，部分场区基底下还需超深开挖2～6m方至岩面；临海近，最近点仅8m，地下水与海水直接贯通。土层分布和地下水的情况如下：图2.5-6超深开挖地基处理及支护示意图2.5-6超深开挖地基处理及支护示意第②层粉细砂:主要分布于场区的西侧临海部位，层厚2.00～5.00m第③层中粗砂:该层在场区内分布局限，层厚3.30～3.40m第④层-淤泥质粉质粘土:层厚0.50～2.10m第⑤1层—碎石土:该层在场区内分布局限，层厚0.60～2.80m图2.5-7旋喷桩地基处理及支护示意第⑥层图2.5-7旋喷桩地基处理及支护示意第⑦1层—强风化花岗岩:只分布于场区的中部地段，层厚0.60～8.30m第⑦2层—中风化花岗岩:层厚0.20～4根据区域水文地质条件并结合钻探资料，本场区地下水主要赋存于上部回填土层和第四系砂性土层中，即第①、②、③、⑤1层中，属孔隙潜水，地下水稳定水位埋深一般为1.70～3.60m，水位标高为-1.00～12原设计方案1）地基处理方案，见图2.5-6。基础设计直接挖至第⑦1、第⑦2层—中风化花岗岩:部分场区基底标高即为岩石，其余需继续开挖2～6m的深度到基岩面，然后用级配砂石换填至垫层底标高，基底为岩石的场区需铺设300㎜的级配砂石作为褥垫层。通过对级配砂石分层碾压达到设计地耐力，设计地耐力为fspk=200kpa。2）基坑支护及止水方案，参见图2.1-1。基坑工程采用双排长螺旋灌注桩，并在桩间注浆的桩锚支护及止水帷幕方案。桩径600㎜，开挖最深处达13m处采用双排锚杆的方案。3优化方案，见图2.5-7。超深开挖部位采用高压旋喷桩地基处理，经试验其地耐力、沉降均能满足设计要求。基坑支护的深度为5～6m，采用单排或双排高压旋喷桩帷幕支护、止水，临海近或碎石、抛石较多的部位采用双排桩，桩径1.2m，桩入基岩的深度不小于500㎜。4对比分析见表2.5-2。表2.5-2不同方案的技术经济分析技术工期经济优化方案1地基处理能满足设计要求；2旋喷桩止水效果好；3避免了超深开挖，可防止基坑透水。1减少了开挖与换填的工作量，不使用锚杆，施工速度快；2地下工程工期3个月。1支护与止水方案造价低；2地基处理略高，避免了超深开挖，减少了支护费用；3地下工程造价1600万元4减少造价135万元。原设计方案1超深开挖，支护、止水结构易透水；2土质复杂锚杆施工困难，且易造成透水；3土质复杂，长螺旋桩难以保证质量。1开挖与换填较旋喷桩地基处理速度慢；2使用锚杆支护，需分段开挖，速度慢；3地下工程工期4个月。1支护与止水造价高；2换填费用低，增加了支护结构的费用；3地下工程造价1735万元。2.5.3经济对比汇总见表2.5-表2.5-3不同方案地下工程总造价对比分析项目华阳慧谷媒体中心奥运村鲁信长春花园1地下工程面积（㎡）185036983981213202对比方案造价（万元）640.671735115399373优化方案造价（万元）611.22160011300869.554降低造价（万元）29.4513523967.455造价降低率4.6％7.78％2.07％7.2%6优化方案工期可缩短25％44％49％2.5.41xx地区临海复杂地质条件及基岩起伏地段，地下工程应在综合考虑开挖、支护、地基处理、底板形式等方案的基础上做出总体的方案选择；2临海复杂地质的场区应避免超深开挖，结合上部结构的情况可选择桩基或地基处理的方案。3经过优化的方案造价可降低2％～10％，工期可缩短20％～50％。2.6方案选择的原则影响地下工程方案选择的因素主要有拟建场区的水文地质条件、周边环境、建筑物的结构情况及埋深、施工技术条件，在综合考虑基坑支护、止水、地基处理、桩基、底板形式、抗浮设计等各种相关方案的基础上按照“技术合理、施工可行、造价经济”的原则对总体方案进行比较并做出选择。2.6.11基坑部分对地下工程的施工的可行性、工期、造价起着主要的作用，是方案选择的关键。因此，应在保证止水效果和支护结构安全的前提下、选择底板和地基处理方案。如：采用桩基和地基处理方案，可降低开挖深度，减小止水帷幕和支护结构的水头压力；集水坑不宜设在紧邻底板外侧的位置。2基坑支护和止水帷幕的设计应考虑碎石、抛石等杂填土和海水的影响，采用内放坡＋旋喷桩等方案，锚杆可选用自进式、跟进式和顶进式锚杆的方案。3地基处理和桩基础应选用适合于在碎石、抛石等杂填土中施工的旋喷和机械成孔灌注桩。2.6.2基岩起伏的地下工程方案（桩基础与超深开挖方案）1为了防止地基的不均匀沉降，超深区域可采用桩基础或地基处理的方案，即“筏板与局部桩基结合”、“独立柱基与桩基结合”、“局部地基处理等方案”。除局部及超挖深度较浅的区域外，一般不宜采用换填或浇筑毛石混凝土的方案。遵循以上原则选择方案，可减少开挖、回填、混凝土及支护的工作量。2对高出基底的岩面之上的支护结构，应选择入岩桩，并在岩土结合面上设肋梁加固桩脚，以保证支护结构在岩面处形成稳定的支点。需爆破的基坑工程，应采用毫秒延时爆破、光面预裂及减震沟等控制爆破的措施，防止爆破时对周边环境和基坑结构造成破坏。3筏板与局部桩基结合的方案。高层等对地耐力要求较高的建筑，如超挖范围较大，深度≥2m的，可采取筏板与桩基相结合的方案，见本章2.5。4局部地基处理。对地耐力要求较低的建筑，如超挖范围较大，深度≥2m的，可采取局部地基处理的方案，见图2.5-7。2.6.1岩体基坑中的地下混凝土结构必须做抗浮的施工与使用状态的验算，以保证结构的安全。岩土基坑的抗浮设计方案包括：抗浮锚杆，上返梁、下返梁结合室内回填土配重的方案，以及混凝土结构自抗浮的方案。2由于岩层中锚杆的抗拔力较大、施工速度较快，且经济，因此抗浮锚杆是较好的抗浮方案选择。主楼部位底板结构断面较大，可利用结构自身的重量和刚度抗浮。主楼之外的部位如结构自重抗浮不能满足要求，可采用抗浮锚杆或抗浮锚杆结合少量回填土配重的方案。3采用上返梁的底板方案，基底清理较为方便，减少了锚杆施工，施工速度较快，但造价高于抗浮锚杆的方案，且后期回填的工作量较大，不易发现和处理底板的渗漏部位。4由于下返梁施工工序多，且在岩土地基上开槽较为困难，因此岩体地基不宜选用下返梁的底板方案。5单层地下室结构，如可利用其周围的地势走向将汇集的地下水排走，可采用在地下室周围设盲沟降低水位、减小水头压力的方案，如图2.6-1所示：图2.6-1地下室外围盲沟排水剖面图3技术创新点3.0.1结合岩体和临海复杂地质条件的特点，研究了基坑工程方案选择、持力层深度差别较大情况下的基础形式选择、不同底板结构形式的比较、不同抗浮设计方案的比较、地下工程方案综合选择，分别进行了不同方案的技术经济分析，并提出了可供方案选择的多种技术经济指标。3.0.2通过对岩体和临海复杂地质条件基坑工程方案选择、持力层深度差别较大情况下的基础形式选择、不同底板结构形式的比较、不同抗浮设计方案的比较、地下工程方案选择等多种设计分析及理论计算对比、施工方案的分析对比、多种地下工程形式的造价对比，提出了岩体和临海复杂地质条件地下工程方案选择的原则。4技术经济分析4.1技术特点本课题结合xx地区地质特点主要研究了岩体和临海复杂地质条件的基坑工程方案选择、持力层深度差别较大情况下的基础形式选择、不同底板结构形式的比较、不同抗浮设计方案的比较、地下工程方案选择等多种设计、施工方案的分析对比、多种地下工程形式的造价对比，从而形成了xx地区地下工程如何选择技术合理、施工可行、造价经济的地下工程方案选择综合技术。临海复杂地质条件地下工程方案选择的研究成果，为xx及其类似地质条件的地区选择技术合理、施工可行、造价经济的地下工程方案确定了原则。通过应用本成果方案选择原则确定的地下工程方案，可以有效的保证工程质量和安全，降低工程造价、加快施工