巅峰——地基设计
项目概述
巅峰大厦（The Pinnacle）是伦敦一座63层的地标性建筑，最初已完成打桩阶段，但由于预租合同方面的问题，工人们开始进行深层挖掘，导致工程暂停。该建筑总建筑面积为13.8万平方米，包含三层地下室。
拟建建筑将采用伦敦粘土和萨尼特砂层中的桩基组合。如有需要，新的地下室墙体将建在相切桩墙内。

岩土工程解决方案概述

地基采用伦敦市迄今为止最深、最大的钻孔桩，直径2.4米，长63米，桩基在萨尼特砂层中灌浆。部分场地采用现有伦敦粘土扩底桩基础，并辅以新的大直径钻孔桩和微型桩。
Oasys 如何证明其价值
桩的横向荷载和弯矩承载力
承重桩的设计还考虑了由于不平衡土压和风荷载而产生的侧向荷载。此外，承重桩的设计还需考虑由于位置公差导致桩柱连接偏心而产生的弯矩。

已使用Alp评估了侧向荷载和施加于桩上的弯矩的影响。针对每种桩径，绘制了施加侧向荷载和施加弯矩的增量与诱导弯矩和剪力的关系图。这些图用于计算每根桩所需的力以及钢筋。

Alp图显示了由于施加侧向荷载和弯矩而产生的桩内弯矩曲线。

抗拉桩承载力


The Pinnacle 的主承重桩将承受由于拆除现有建筑物和开挖新地下室引起的地面隆起而产生的拉力。

需要计算由于隆起运动而产生的桩拉力，以便设计合理的抗拉桩配筋。

在隆起地基中的桩将承受剪应变。桩的中性轴位于累积轴阻力曲线相交的水平面上。两者的交点称为中性点或零剪应变点。最大拉力 (MTF) 将出现在此点。然而，中性点（以及 MTF）在桩中的位置较低，并且承受压缩力。当存在膨胀力时，如果膨胀力大于施加的压缩荷载，则 MTF 可能会增加。如下图所示。
采用线性弹性法模拟钢筋桩的力学行为，并计算桩内产生的拉力、最大拉力和所需的抗拉钢筋。这需要了解地层可能发生的隆起运动及其随深度的变化，这些变化使用 Vdisp V18.2（现为 Oasys Pdisp）进行计算。
对于短期和长期负载条件采用相同的方法。
桩身配筋设计

桩身配筋设计应考虑以下最坏情况：

  • 抵抗侧向荷载和偏心柱连接引起的力和弯矩所需的配筋；
  • 抵抗地面隆起引起的拉力所需的配筋；
  • 抗压强度；
  • 根据 BS EN 1536:2000 标准确定的最小桩身配筋。

  • 因此，在所述的侧向荷载和弯矩设计以及抗拉设计中均考虑了桩身配筋设计。


此外，使用 AdSec 创建的力-弯矩相互作用图检查了每根桩的截面承载力。
这些图表计算了每个钢筋截面在不同弯矩和轴向力组合下的承载力。采用了以下荷载组合：

  • 最大拉力和弯矩
  • 最大压缩力和弯矩
  • 最大压缩力（无隆起力）和弯矩


桩中的抗剪钢筋采用螺旋连接筋形式。每根桩中螺旋连接筋的数量由计算表确定，该计算表同时计算了剪力、弯矩和轴向力。


剪力是不平衡土力与偏心柱荷载引起的剪力之和。偏心柱荷载引起的剪力已使用上述Oasys Alp分析软件计算。
嵌入式挡土墙设计


Pinnacle 重建项目拟建造坚固的相切桩挡土墙，其桩径有两种：直径 1200 毫米、桩心间距 960 毫米（公桩对母桩）和直径 840 毫米、桩心间距 540 毫米（公桩对母桩）。仅计划对公桩进行加固。


除汽车升降机外，所有段的挡土墙均由永久性底层楼板和地下室楼板进行短期和长期支撑。需要注意的是，对于 3-3 段，底层楼板不作为永久性支撑，在本例中，B1 楼板作为永久性支撑。

对于汽车升降机段，挡土墙由地下室最底层楼板支撑。一道连续的“围墙”将挡土墙从底层楼板水平面连续支撑到地下室底部。

设计考虑了五个不同的段：
  • 1-1 段：采用低净空 Martello 钻机施工的段；
  • 2-2 段：墙体总剖面，盖梁位于外径 +16.0 米处；
  • 3-3 段：墙体总剖面，盖梁位于外径 +13.4 米处；
  • 4-4 段：墙体总剖面，盖梁位于外径 +14.0 米处；

  • 5-5 段：车辆升降处剖面。

其中一个段的典型施工顺序如下所示：

  • 0. 初始状态
  • 1. 安装墙体
  • 2. 开挖至 +11.4 米外径
  • 3. 安装临时支撑并开挖至 +7.0 米外径
  • 4. 安装临时支撑并开挖至 +3.0 米外径
  • 5. 建造 B1、B2 和 B3 板并拆除临时支撑

  • 6. 长期工况

相切桩墙的设计采用了符合BS 8002:1994和CIRIA C580标准的未分解土体参数（SLS）和已分解土体参数（ULS）。使用Oasys Frew软件对墙体进行分析，计算墙体的弯矩、剪切力、挠度以及支撑力。
垂直荷载的设计方法同时考虑了总应力和有效应力。

竖井承载力仅假设在开挖面以下。对于有效应力设计，输入的水平有效应力是根据Frew挡土墙分析计算得出的。由于挡土墙承受垂直荷载，墙体背面可能不会产生墙体摩擦力。因此，在Frew分析中，主动侧未考虑墙体摩擦力（δ = 0）的益处。
建设
由于缺乏额外资金和租赁承诺，该建筑项目一度搁置。2015年2月，该地块被安盛房地产财团以3亿英镑的价格收购。该项目经过重新设计，并于2015年11月获得建设申请批准。2015年12月，原设计中的混凝土核心筒被完全拆除，新建筑于2016年1月开工建设。