淺談房建地下結(jié)構(gòu)設(shè)計階段成本控制

張建國 （中國船舶重工集團公司第724研究所，江蘇 南京 211106）

1 概 述

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，為解決城市建設(shè)用地的供需矛盾，房屋建筑也逐漸向空中和地下發(fā)展，地下建筑工程所占比重也越來越大。進行地下工程的成本控制對整個建筑工程的投資效益尤為重要。本文對大量實施工程分析研究，闡述了地下建筑埋深、結(jié)構(gòu)方案選擇、基礎(chǔ)選型、抗浮設(shè)計、基坑支護等關(guān)鍵因素對地下結(jié)構(gòu)造價的影響，提出了控制成本的有效措施。

2 地下建筑埋深對造價的影響

在滿足使用功能要求的前提下，地下室結(jié)構(gòu)應遵循“淺埋”的原則。據(jù)我方統(tǒng)計，不考慮持力層因素的情況下，相同地下室埋深每減少0.1m，折算到地下室的每平米造價可節(jié)約50～100元。減小埋深的主要方法有如下幾種。

①在滿足規(guī)劃、基礎(chǔ)埋深、綜合管網(wǎng)的要求下，±0.000位置應盡量抬高。

②地下室的層高應盡量降低。取消不必要的設(shè)備或壓縮設(shè)備空間。如負一層地下室可結(jié)合景觀在頂板上設(shè)置采光和通風井，即可取消地下室通風系統(tǒng)，又可自然采光節(jié)約用電，也符合綠色建筑的設(shè)計思想。圖1為某小區(qū)地下室原設(shè)計層高3.6m，頂板設(shè)置采光和通風井后，取消內(nèi)部通風系統(tǒng)，地下室層高縮減至3.3m。

③減小頂板覆土。既可以降低負一層的高度，也可以減小頂板負載。

④采用雙層機械停車，減少地下室層數(shù)。

⑤地下室“淺埋”可以減少土方開挖與回填量，降低基坑支護成本，減小豎向構(gòu)件高度，降低抗浮設(shè)計水壓力和土側(cè)壓力等眾多優(yōu)點，是減小工程造價的關(guān)鍵因素。地下工程“埋深”的優(yōu)化，需要各專業(yè)相互配合才能實現(xiàn)

3 地下結(jié)構(gòu)方案的選擇

地下結(jié)構(gòu)方案的選擇應綜合考慮建筑功能和設(shè)備條件，盡量采用梁板體系。

3.1 盡量控制梁高

圖1 地下室頂板采光井和通風井外立面

圖2 采光井采光效果圖

圖3 采光井和通風井剖面圖

地下室頂板可采用主梁+厚板的結(jié)構(gòu)布置，可以避免因次梁在主梁上作用的集中力影響造成主梁截面較大。地下室頂板取消次梁后，消防車荷載反而由35kN/m2減小到20kN/m2。經(jīng)過統(tǒng)計分析，主梁厚板結(jié)構(gòu)與主次梁結(jié)構(gòu)相比較，樓板鋼筋含量可減少20%~25%。

3.2 減小地下室底板厚度

地質(zhì)條件較好的情況下，底板盡量采用抗水板，避免采用筏板。

4 基礎(chǔ)選型

圖4 頂板主次梁結(jié)構(gòu)布置

圖5 頂板主梁+厚板結(jié)構(gòu)布置

圖6 底板抗拔樁居中布置

圖7 底板抗拔樁柱下布置

基礎(chǔ)設(shè)計考慮的因素是多方面的，應充分了解當?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)形式、施工條件、抗浮要求、基坑支護等綜合因素，提出合理可行的基礎(chǔ)方案。

①天然地基承載力滿足要求的情況下，對純剪力墻結(jié)構(gòu)可優(yōu)先采用筏板基礎(chǔ)，對框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)而言，如框架柱對筏板產(chǎn)生的沖切力較大，造成筏板較厚時，應考慮經(jīng)濟性，選擇其他基礎(chǔ)形式。

②天然地基承載力不滿足要求的情況下，可采用樁基。

一般地質(zhì)條件下，幾種樁基形式造價關(guān)系如下：CFG<人挖樁<預制樁<鉆孔樁。其中CFG樁屬地基處理范疇，樁的造價雖然便宜，基礎(chǔ)仍然是筏板，對上部為框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)或框筒結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)來說，如果巖層較低且地質(zhì)條件允許的情況下反而不及樁基經(jīng)濟。某項目高層酒店采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，原設(shè)計基礎(chǔ)形式為CFG樁地基處理+2.2m厚筏板。優(yōu)化后采用人工挖孔樁，外框柱下采用一柱一樁形式，核心筒按樁筏進行設(shè)計，樁長都在18m以內(nèi)。優(yōu)化后底板與承臺平均折算厚度不到1m，基坑開挖及支護深度也隨之減小。該項目基礎(chǔ)優(yōu)化節(jié)省投資約2千萬元。

5 地下室抗浮設(shè)計

①合理選取抗浮設(shè)計水位。要結(jié)合周邊道路標高、室外地坪的地勢地貌等因素，不能單純依賴地質(zhì)勘察報告提供的數(shù)據(jù)。

②建筑整體抗浮不足的，根據(jù)地質(zhì)情況采用抗拔樁和抗浮錨桿等抗浮措施。

底板按抗水板設(shè)計時，宜將抗拔樁或抗浮錨桿分散布置在底板的跨中，減小底板跨度，降低底板配筋。某項目地下室底板抗浮樁優(yōu)化布置后，地下室底板每平米用鋼量減小12kg，板厚由0.8m減小至0.4m。

6 考慮基坑支護因素

①盡量避免在基坑周邊設(shè)置條形基礎(chǔ)，基坑周邊深度的增加對支護造價的影響很大。

②軟土地基上不宜采用大開挖天然地基，僅僅因施工基礎(chǔ)的需要而進行基坑支護，會造成資金的浪費。

③對于深基坑支護，提倡采用逆作法施工。逆作法是地下工程自上而下逐層施工的工藝：沿建筑物地下室周邊施工連續(xù)墻或密排柱等維護結(jié)構(gòu)，同時在基坑內(nèi)部相關(guān)位置施工支撐柱或格構(gòu)柱，作為逆作工程的豎向承重體系；隨之自上而下逐層挖土，逐層澆筑梁板結(jié)構(gòu)，利用已完工的地下梁板結(jié)構(gòu)作為基坑圍護的水平支撐。逆作法施工以板代撐，兩墻合一，節(jié)約大量資源，避免由于臨時支撐拆除而產(chǎn)生建筑垃圾對環(huán)境的污染。

7 結(jié) 語

房建地下結(jié)構(gòu)設(shè)計階段成本控制，需綜合考慮多種因素。設(shè)計人員要充分了解工程的水文地質(zhì)條件、建筑功能及設(shè)備要求，在此基礎(chǔ)上選取合理的地下結(jié)構(gòu)方案、基礎(chǔ)方案及施工方案，采用一系列有效的技術(shù)措施，才能做到安全性和經(jīng)濟性的最優(yōu)化。

[1] GB50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[2] JGJ 94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[3] GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.