關于高層建筑基礎埋深的工程實例討論

文/郭浩明 廣東中山建筑設計院股份有限公司 廣東中山 528400

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關于高層建筑基礎埋深的工程實例討論

文/郭浩明 廣東中山建筑設計院股份有限公司 廣東中山 528400

【摘要】由于地下室埋深會影響工程造價、建筑工期等，一直是設計單位與房地產開發企業爭論的角度，但是從規范的理解角度來看，高層基礎埋深后有較多的利于結構穩定的好處，本文針對工程案例，進行了相關問題的探討。

【關鍵詞】高層建筑；基礎埋深

前言

按照《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3-2010中第12.1.8條要求：“基礎應有一定的埋置深度。在確定埋置深度時，應綜合考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素......2 樁基礎，不計樁長，可取房屋高度的1/18。當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性要求及本規定第12.1.7條規定的前提下，基礎埋深可比本條1、2兩款的規定適當放松。當地基可能產生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。”。但是很多開發商為了減少土方量、減少基坑支護成本、縮短工期等往往要求設計單位不將基礎埋深。

筆者最近就遇到這樣的工程。山頂臺地24m，山底臺地11.8m（車庫底板標高），山底擬建7座33～34層的高層（詳附圖一平面總圖布置），高層帶兩層車庫，車庫為兩層地下室，局部三層地下室，車庫為單邊擋土（詳附圖二剖面圖）。原設計，7座高層均按規范要求進行埋深，完成設計后，甲方提出將基礎提升至底板面的要求以減少土方量、減少基坑支護成本、縮短工期。為此，筆者根據地勘報告等抽取左下角2幢進行了相關的抗傾覆，抗滑移驗算。計算簡圖詳附圖三。

（一）驗算依據：

1.擋土墻后回填土內摩擦角要求不小于30度。

2.底板以及主樓承臺下原土摩擦系數不小于0.25。

3.主樓承臺作于與接觸面原土的壓力不小于40kN/m2。

4.直徑400管樁水平承載力特征值不小于50kN，直徑500管樁水平承載力特征值不小于79kN。（按《建筑樁基技術規范》JGJ 94-2008計算得出）

（二）驗算結果：

在以上前提下，當主樓承臺需埋深（承臺底至車庫底板的高度）不小于5m時，基本滿足抗滑移要求詳附圖四。擋土墻后的回填土以及其后的山體的土推力特征值約為28333kN，風荷載水平力特征值約為14400kN（沿土推力方向），水平地震力特征值約為12600kN（沿土推力方向）,總的水平承載力約為52792kN（其中摩擦力13596，承臺側向反作用力約為8931，管樁的水平承載力約為30265kN），按基本組合1.0土推力+1.0地震水平力+0.2風荷載的總水平作用力約為43813kN，總水平承載力/總水平作用力=52792/43813=1.2049，基本滿足抗滑移要求。

然而甲方提出1.能否采用樁筏基礎，增大主樓承臺與土的摩擦力；2.考慮板面找平層自重；3.把車庫底板由無梁大板結構改為框架梁+大板結構以增加梁側抗側移土壓力；4.在底板及承臺下換填30cm石粉，使摩擦系數提高至0.3；5.考慮抗水平力的土壓力介于靜止與被動之間，適當放大一點（放大10%）；通過以上方法以減少埋置深度的要求。于是筆者按甲方的意見調整主樓的基礎布置形式，改為樁筏基礎，調整后主樓的總樁數為291（減少了32根樁），承臺面積為1135.043m2，有效摩擦面積為1079m2。同時調整土的摩擦系數為0.3，抗水平力的土壓力增大10%后，總水平承載力約為52643.87kN，總水平承載力/總水平作用力=52643.87/43813=1.2015，基本滿足抗滑移要求，抗傾覆驗算也能通過（此處省略），詳附圖五。

結束語

雖然計算可以滿足，但是筆者認為，以下幾點值得深思。

1.規范的要求是滿足計算后適當放松，而不是完全取消埋深要求，提升至車庫底板的做法不符合這條規范要求，筆者認為高層基礎埋深是一個構造措施，基礎埋深后a.可提高基礎穩定性，防止基礎在水平力和水平地震作用時發生的滑移和傾斜；b.可增大土反壓力和摩擦力從而限制基礎傾斜；c.可增大阻尼，減少輸入加速度，減輕震害。

2.《砼高規》第12.1.6條，“高寬比大于4的高層建筑，基礎底面下不出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區面積不超過基礎底面面積的 15%”。這就說明只有在設計的時候要控制上部結構的重心與基礎平面形心的偏心距，控制基礎底面的零應力區才能適當放松埋深要求。

3.計算中的幾個參數，如擋土墻后的回填土內摩擦角30度，摩擦系數0.3，管樁的抗水平力等對計算影響很大，這些數據往往就決定計算結果與實際是否相符，因此這些關鍵數據都應得到有效的驗證。