“你必須有濃厚的興趣去弄明白正在發生的事情背後的原因。如果你能夠長期保持這種心態，你關注現實的能力將會逐漸得到提高。如果你沒有這種心態，那麼即使你有很高的智商，也註定會失敗。”
—— 查理·芒格
△ 專案實景 攝影：大白
本專案設計於2014年，並已於2017年底完成竣工驗收。
這個專案如果現在來做，主樓基礎選型還可以考慮可控剛度樁筏基礎或大直徑旋挖+超高強管樁植樁這兩種新方案；
另外，純地下室的抗浮錨杆，也會選擇集中佈置在板中，而不是柱下。
該專案的基礎選型報告編寫的
較為細緻，在工程實踐中具有一定的參考價值，大白在此分享給大家。
工程概況
本工程位於廈門市，上部為7棟高層住宅，擬建地塊範圍內設定單層整體地下室。1#、4～7#為18層高層，2、3#為24層高層，帶滿鋪單層地下室。
地塊用地面積約2萬m2，地上總建築面積約6萬m2，地下室建築面積約1萬m2。
抗震設計，丙類建築，七度設防，設計基本地震加速度值0。15g，地震分組為二組，二類場地，特徵週期0。40s，水平地震影響係數0。12，阻尼比0。05。
抗風設計，地面粗糙度為B類，基本風壓0。80 kPa，體型係數暫按1。4。
地質條件
根據《****岩土工程詳細勘察報告》，擬建場地地層結構較複雜，岩土層種類較多，岩土層的埋深、厚度及效能變化較大。
各擬建建築物地質情況如下表所示：
岩土設計引數如下：
各棟典型地質剖面如下：
△ 1#樓典型地質剖面圖
△ 2#樓典型地質剖面圖
△ 3#樓典型地質剖面圖
△ 4#樓典型地質剖面圖
△ 5#樓典型地質剖面圖
△ 6、7#樓典型地質剖面圖
基礎適用性分析
主樓天然筏板基礎可行性分析
根據工程情況分析，2、3#樓為24層高層帶單層地下室，上部為剪力牆結構，
經PKPM程式建模試算，上部總荷載加筏板自重標準值（Fk+Gk）為199862kN，建築底層面積約為445m2，上部荷載標準組合下的平均基地反力Fl約為450kPa。
基底持力層坐落在殘積土（3a）層，地基承載力特徵值220kPa，顯然天然地基的承載力難以滿足設計需求。
其餘各棟（1#、4#~7#）均為18層高層剪力牆結構，均帶單層地下室，基底主要持力層為殘積土（3a）層，地基承載力特徵值為220kPa。
以4#樓為例，經試算，當筏板外挑出主樓的距離控制在1m～1。5m的情況下，擬用地基承載力特徵值為350kPa，具備採用天然平板式筏板基礎的條件。
基礎佈置方案詳下圖：
△ 4#樓筏板基礎方案圖
▽ 地基承載力計算
根據地勘報告結果，基底持力層為殘積砂質粘性土（3a），承載力特徵值為fak=220kPa；
殘積砂質粘性土層的天然孔隙比e=0。878>0。85，按GB5007-2011《建築地基基礎設計規範》要求，該土層無法進行基礎深度和寬度修正。
故而，寬度修正係數ηd=0，深度修正係數ηd=1。
主樓結構地基承載力可考慮將純地下室部分對地基土形成的超載換算成覆土深度作為基礎埋深進行修正。
△主樓與地下室交界處示意圖
純地下室部分的平均荷載預估為F=40KPa（包含底板自重）。
天然筏板擬採用平板式筏板，初步估算筏板厚度1000mm，用於深度修正的基礎埋深d=1。0-0。4=0。6m，該部分土均處於地下水位以下，浮重度取8kN/m3。
綜上，主樓基底下修正後的承載力特徵值為：
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0。5）+F*ηd
=220+0x8x（6-3）+1x8x0。1+40x1
=260kPa；
偏心荷載作用下，標準組合下基底邊緣的最大壓力應控制在：
Pkmax=1。2fa=312kPa；
純地下室筏板地基承載力修正如下：
筏板基底靠近地下室外牆部分覆土較厚，基底超載較大，承載力可做區域性修正。
考慮基底以上覆土厚度5m，土層加權平均重度為9kN/m3；
純地下室修正後的地基承載力特徵值為：
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0。5）
=220+0x8x（6-3）+1。0x8x0。6+1。0x9x（5-0。5）
=265kPa；
偏心荷載作用下，標準組合下基底邊緣的最大壓力應控制在：
Pkmax=1。2fa=318kPa；
▽ 模型計算
現以4#樓為例，採用PKPM程式進行建模計算；
上部荷載均按實際考慮，將4#樓地質資料輸入JCCAD；
由程式根據上部結構情況及土層情況進行地基反力計算及沉降計算。
根據上部計算出的基底總反力為147866。4kN，基礎面積為577。16m2。
筏板上、下邊外挑1。5m，筏板左右邊外挑1～1。5m，平均基底反力為256。2kN/m2，地基土反力值最大值約400kPa，最小值為173kPa。
基底反力由筏板兩側至中間、上邊向下邊逐漸減小。
如下圖所示：
△4#樓平筏地基反力圖（KPa）
根據沉降值反算出的基床係數平均值為39269。8kPa/m，與地勘報告提供的數值較為接近；
地基上覆土層較厚、基礎下可壓縮土層深度較薄、基底附加應力值小，故主樓沉降量較小。
筏板平均沉降6。14mm，最大沉降量為9。8mm，最小沉降值為2。6mm。
如下圖所示：
△ 4#樓平筏沉降圖（mm）
▽ 結果分析
以4#樓為例，主樓基底修正後的地基承載力特徵值為260 kPa ，剛好滿足上部平均基底反力的要求。
但由於高層風荷載引起的傾覆彎矩較大，筏板邊角處的基底反力為400kPa，遠大於偏心荷載作用下，標準組合下基底邊緣的最大壓力控制Pkmax=1。2fa=312kPa 。
雖然可透過擴大筏板基礎面積的方式來滿足偏心荷載的要求，但經濟性較差。
由沉降計算分析所得，由於主樓基底下可壓縮土層較薄，地基沉降較小，根據地質剖面，土層起伏較大，基床反力系數變化較不規則，但由於地基沉降較小，主體沉降差不大，地基沉降處於可控狀態。
地下室中庭部分幾乎無沉降，主樓與地下室可設後澆帶減小沉降差異影響，並透過合理構造方式使主樓和中庭地下室剛性連線。
1#、5～7#樓（均為18層）基底持力層與4#樓相同，且筏板下可壓縮土層厚度較4#樓薄，故預計基底反力與4#樓相近，地基沉降基本可控。
經上述分析，1#、4～7#樓均為18層剪力牆高層建築，基底平均反力與修正後的地基承載力較為接近，且地基沉降基本可控，具備一定的條件採用天然筏板基礎。
綜合上述情況，建議業主採用原位平板載荷試驗，對筏板基底標高以下的承壓板下應力主要影響範圍內的地基承載力和壓縮模量進行原位測試。
具體試驗要求詳我方提供的《****地塊平板荷載試驗任務書》。
主樓樁基礎可行性分析
根據地質勘查報告，結合廈門地區比較成熟的工程樁設計施工經驗，本工程可選樁型為：
1。 人工挖孔樁
2。 衝鑽孔灌注樁
3。 旋挖樁
4。 預應力管樁
各樁型相應岩土設計引數見勘察報告。1#、4～7#樓經現場原位平板載荷試驗後，可能存在試驗得到的地基承載力特徵值無法達到設計要求，或壓縮模量值無法滿足上部結構沉降量和沉降差要求的情況。故對以上戶型均提供樁基選型方案。
選樁原則按照安全、可靠、經濟和節約工期的原則做取捨。
各棟適用樁型比選如下：
▽ 基樁承載力特徵值確定
估算衝孔樁或人孔樁基樁抗壓承載力按“經驗係數法”，大直徑灌注樁考慮樁尺寸效應係數（中風化層不考慮尺寸效應係數），分項係數2。0。
根據地勘報告，選取各適用樁型分佈範圍內的典型孔點，採用Morgain程式計算各種樁型、樁徑的單樁豎向承載力特徵值。
估算預應力管樁抗壓承載力按GB5007-2011 8。5。6-1式，根據地勘報告，選取各適用樁型分佈範圍內的典型孔點，採用Morgain程式計算單樁豎向承載力特徵值：
Ra ＝ qpa·Ap+ up·∑qsia·li 8。5。6-1
▽ 樁身強度計算
樁身強度控制，相應於荷載效應基本組合時的單樁豎向力設計值 Q ≤Ap·fc·ψc
其中工作係數ψc：衝孔樁取0。7，人工挖孔樁取0。90
樁身強度控制，單樁豎向承載力特徵值 Ra ＝ Q / γz
其中單樁豎向承載力設計值與特徵值的比值取γz取1。30
▽
各樁型樁徑選用：
人工挖孔樁
根據地勘選樁建議及配合基礎選型分析，人工挖孔樁的適用範圍為1#～7#樓，樁的性狀由單樁承載力和樁間距控制，人工挖孔樁布樁間距為3。0d，各直徑樁基的單位承載能力分析如下：
2、3#樓 24層
Ф1000，D=1400，Ra＝7000KN 間距3m， 7000/（3x3）=777kN/m2；
Ф1200，D=1800，Ra＝10500KN 間距3。6m，810 kN/m2；
由以上分析可知，兩種人工挖孔樁承載力相差不大，考慮樁長、上部荷載和平面布樁等因素，優先選用Ф1000直徑的樁。
2、3#樓人工挖孔樁基礎佈置方案詳下圖：
△ 2、3#樓人工挖孔樁基礎平面佈置圖
1#、4～7#樓 18層
Ф1000， Ra＝5600KN 間距3m， 5600/（3x3）=622kN/m2
Ф1200， Ra＝7800KN 間距3。6m，601kN/m2
1#、4～7#樓為18層高層，剪力牆結構，根據計算模型分析結果，最大剪力牆軸力約為2500kN/m，選用Ф1000樁徑（不擴孔）能夠滿足承載力要求；
4#樓人工挖孔樁基礎佈置方案詳下圖：
△ 4#樓人工挖孔樁基礎平面佈置圖
衝（鑽）孔灌注樁
根據地勘選樁建議及配合基礎選型分析，衝孔灌注樁的適用範圍為1#～7#樓，但考慮1#樓、4～7#樓存在做筏板天然基礎的可能性，故僅對2、3#樓進行衝孔灌注樁的選型分析。
樁的性狀由單樁承載力和樁間距控制，衝孔灌注樁布樁間距為3。0d，各直徑樁基的單位承載能力分析如下：
2、3#樓 24層
Ф1000，Ra＝4000KN 間距3m， 4000/（3x3）=444kN/m2；
Ф1200，Ra＝5400KN 間距3。6m，416 kN/m2；
2～3#樓為24層高層，剪力牆結構，根據計算模型分析結果，最大剪力牆軸力約為3500kN/m，考慮該區域樓號下樁長較短、結合上部荷載和平面布樁因素，選用Ф1200樁徑的樁基；
2、3#樓衝鑽孔基礎佈置方案詳下圖：
△ 2、3#樓衝（鑽）孔樁基礎平面佈置圖
綜上可見，各棟採用人工挖孔樁基礎與衝（鑽）孔灌注樁基礎方案均可行，需進行造價對比，以確定具體實施方案。
▽ 經濟性比對
1、2，3#樓人工挖孔樁和衝鑽孔管樁樁相比
根據經濟性對比，人工挖孔樁和衝鑽孔管樁樁相比，其單樁承載力高，成樁質量好，施工速度快，經濟性好，且樁長未超過15m，故2、3#樓均建議採用人工挖孔樁基礎。
4～7#樓天然地基與人工挖孔樁經濟性比對
以4#樓為例：
天然筏板基礎經濟指標如下：
人工挖孔樁經濟指標如下：
天然基礎與人工挖孔樁相比，其施工速度快，經濟性好。
後經現場原位檢測發現，場地的殘積土層的地基承載力無法滿足設計要求，故1、4～7#樓均建議採用人工挖孔樁基礎。
中庭部分地下室基礎選型分析
▽
基礎選型
中庭部分地下室為一層，豎向荷載較小，單層地下室開挖深度約5。75m，大部分地下室位於殘積土（3a）層上，設計擬採用天然基礎，豎向抗壓承載力能夠滿足要求。
▽ 水浮力分析
標準區隔7。8x6。6（5。0）m，頂板覆土按1m計。
正負零按黃海高程22。6，抗浮水位按地勘建議值黃海高程22。
地下室底板頂標高按黃海高程17。3；梁板式筏板基礎高度0。9m，平板式筏板基礎高度0。4m。
抗浮計算面積：
A=（6。6+5）/2x7。8=45。24m2
以梁板式筏板基礎為例
結構自重：
1440（頂板、覆土自重）/45。24+0。4x25+0。5x0。5x25x（7。8+5。8）/45。24（梁板式底板自重）=43。75kPa
水浮力：
［22-（17。3-0。9）］x10x1。05=58。8 kPa
以平板式筏板基礎為例
結構自重：
1440（頂板、覆土自重）/45。24+0。4x25（底板自重）+2。7x2。7x（25x0。8-0。8x10）/45。24（柱帽有效自重）=43。80 kPa
水浮力：
［22-（17。3-0。4）］x10x1。05=53。55 kPa
根據地勘報告，場地周邊市政道路的路面標高變化較大（黃海19。64～22。50），地下室抗浮水位為室外地面以下500mm，地下室各區水浮力考慮周邊路面標高，採用內插法確定。
地下室應進行抗浮設計，以下就抗拔措施進行詳細分析：
▽ 預應力管樁的可行性
根據地勘報告，1#、2#樓之間和5#樓ZK42附近範圍中風化花崗岩埋深較淺，無法滿足最小樁長6m的要求；地下室位於殘積土上，可採用天然地基；室外地面標高變化較大，可透過結構配重減少或抵消水浮力；且地下室區域區域性存在孤石，從探明的孤石情況上看孤石較為分散。
綜合以上因素，不建議採用預應力管樁作為抗拔措施。
▽
反梁式筏板基礎+區隔內覆土配重+抗浮錨杆的可行性
考慮梁區隔內覆土提供的配重效率有限，僅在梁板式筏基截面尺寸滿足設計要求的情況下，適當減少抗浮錨杆的設定，僅在梁板區隔內填土，擬覆土厚度0。5m。
區隔內面積：
45。24-0。5x（7。8+5。8）=38。5 m2。
配重：
38。5x0。5x18/45。24=7。65 kPa。
所需抗浮力：
58。8-43。75-7。65=7。4 kPa
總水浮力為7。4x45。24=335kN，仍需設定抗浮錨杆。
根據地勘報告，地下室底板下殘積土層覆蓋厚度變化較大，厚度從0～9。1m；殘積土的極限摩阻力標準值較低，故採用小直徑的錨杆進行設計較為經濟。
抗拔錨杆按9m長，D=150mm進行估算，取不利鑽孔P6-P6剖面 ZK32孔
岩土體與錨固體粘結強度特徵值詳地勘報告
Nak=πDfrbLaλi
= 3。14*0。15* （8。25*0。7*30+0。75*0。6*70）
= 96。4kN
取Nak= 90KN。
標準柱網下底板結構佈置方案詳下圖：
△ 反梁式筏板基礎+區隔內覆土配重+抗浮錨杆方案
▽ 平板式筏板基礎+柱下柱帽+抗浮錨杆的可行性
平板式筏板基礎厚度0。4m，柱帽尺寸2。7x2。7m。
所需抗浮力：
53。55-43。80=9。75 kPa
總水淨反力為：
9。75x45。24=441kN，仍需設定抗浮錨杆。
抗拔錨杆按9m長，D=180mm進行估算，取不利鑽孔P6-P6剖面 ZK32孔
岩土體與錨固體粘結強度特徵值詳地勘報告
Nak=πDfrbLaλi
= 3。14*0。18* （8。25*0。7*30+0。75*0。6*70）
= 115。7kN
取Nak= 115kN。
標準柱網下底板結構佈置方案詳下圖：
△ 平板式筏板基礎+柱下柱帽+抗浮錨杆方案
綜上可見，中庭部分地下室採用反梁式筏板基礎+區隔內覆土配重+抗浮錨杆與平板式筏板基礎+柱下柱帽+抗浮錨杆兩種方案均可行，需進行造價對比，以確定具體實施方案。
▽ 經濟性對比
現以典型柱網7。8mx6。6（5。0）m為範圍，最不利水頭黃海22。0計算，對獨立地下室基礎選型進行造價比較。
反梁式筏板基礎+區隔內覆土配重
反梁筏板厚度為400mm，地基梁截面尺寸為500x900。
共需混凝土用量：
7。8x（6。6+5。0）/2*0。4+0。5x（0。9-0。4）x（7。8+5。8-0。5）=21。4m3
梁板式筏板基礎造價約為21。4x995=21293元
由水浮力分析可得，每個柱網內需要4根150錨杆，長度9m，造價約為4x9x160=5760元
區隔內覆土造價約為：
38。5x0。5x23。93=460。7元
土方開挖造價較平板式筏板基礎增加約：
［7。8x5。8x0。5-2。7x2。7x0。8］x30=504元
合計造價約為：
21293+5760+460。7+504=2。80萬元
平板式筏板基礎+柱下柱帽
底板厚度為400mm，柱帽尺寸2。7x2。7x1。2m。
共需混凝土用量：
7。8x（6。6+5。0）/2*0。4+2。7x2。7x0。8=23。93m3
平板式筏板基礎造價約為：
23。93x1064。9=25483元
由水浮力分析可得，每個柱網內需要4根180錨杆，長度9m，造價約為4x9x180=6480元
合計造價約為：
25483+6480=3。20萬元
由以上造價分析可知，在標準區隔範圍內梁板式筏板基礎造價約比平板式筏板基礎造價節約0。4萬元；
考量到區隔內覆土配重，施工較不方便；地下室層高較平板式筏板基礎高，人防口部牆體、砌體填充牆高度增加的費用未計入，故前者的綜合造價並不經濟。
綜合以上情況，建議單層地下室範圍採用平板式筏板基礎+柱下柱帽的基礎形式。
各區域基礎選型結果彙總於下圖：
△ 地塊基礎選型示意圖
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白若冰
，高階工程師，國家一級註冊結構工程師；曾在《建築結構》雜誌上獨立發表論文；一線結構工程師，從事結構設計工作15年+，一注執業10年+；擅長剪力牆結構分析及最佳化、複雜公建分析以及精細化設計等內容。
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