某多層商業樓基礎方案優化設計

李亮

摘要：由于持力層土層分布不均勻，針對不同位置的商業單體基礎形式進行了方案選擇，通過比較樁基礎，墩基礎以及天然基礎在不同區域的適用性和經濟性，選用了較為合理的基礎方案。

關鍵詞：地下車庫；持力層 ；樁基礎；墩基礎；獨立基礎；經濟；適用性

隨著生活水平的提高，人對環境和美的認識越來越高。建筑設計的復雜化及城鎮化規模向內陸城市不斷擴大化，結構設計師更容易接觸到不同類型結構形式，比如不同的結構體系和基礎類型。相對于在同一城市或同一地域項目單一的特點，設計項目的全國化可以提高結構設計師的專業水平，同時，對結構方案的合理性，及經濟適用性要求更高；結構體系和形式的選擇應借鑒當地設計和施工經驗以及經濟水平，選出最優最合理的方案，如此既能滿足甲方在建筑功能上的要求，又能為甲方節省費用，獲得最佳的經濟效益。

本文所述項目位于安徽省蕪湖縣灣沚鎮蕪湖南路以西，荊山河路以北，羅福河路以東，征地約20.4畝。擬建4棟商業樓，均為五層框架結構，均通過地下車庫聯通。工程總建筑面積約30890平方米。原為耕地及水塘，經后期作用有所改變，場地起伏較大。

圖1 單體分布圖

如圖1所示，單體A和B均為一層地下室，地上結構5層；計算時結構嵌固層為地下室頂板（一層樓面）。單體C部分地下一層，部分處于地下二層與地下一層的過渡區域；單體D為二層地下室；C、D單體從C單體一層底板向上均為5層；計算時C、D單體均嵌固在地下室頂板（一層樓面），為多塔結構，C、D二層樓面連接在一起。建筑方案設計時，結合土層分布特點；A、B單體通過地下室連通，地庫底面標高為-5.800；C、D單體通過地下室連通，地庫底面標高為-4.500。兩個地下車庫通過中間的連通道（中間設置結構縫+止水帶斷開）放坡連接。

一、基礎型式的選取

隨著建筑市場日益蓬勃發展，市場競爭的日趨激烈。優化結構設計、有效降低結構造價成本成為建筑企業擴張市場份額、強化競爭的有力武器。對一般結構來說，基礎的投資成本，占工程結構總價的比重可占到三分之一強。因此，依據施工環境和當地地質條件，合理選擇基礎型式是直接影響工程造價的主體因素；同時，合理的基礎型式還會有效的縮短建設工期，使基坑維護的工序變得更加便捷、高效，從而達到節省工程造價的目的。

由地勘報告可知，本項目A、B單體區域板底標高距離設計選定的卵石層頂的距離起伏非常大，范圍在1～6米不等，大部分區域大于5米；而C、D單體區域板底標高剛好位于卵石層頂附近（只有少部分區域有2米的落差）。結合場地土質情況，在確定基礎方案時，本工程決定對兩個區域采取不同的基礎型式，結構在中間設置連通道將結構斷開，以避免不同基礎型式產生的沉降差引起基礎的應力不均勻。

（一）A、B區域基礎型式選擇

此區域單體車庫底板板底距離④層卵石頂的距離約1至6米，大部分區域為5米，少部分約1米（區域小）。若采用樁基礎，持力層埋深較淺，設計者面臨選擇樁基礎還是淺基礎的問題。

由全國民用建筑工程設計技術措施/結構/地基與基礎（2009版）附錄H，H.0.1-5可知，樁長少于6米及L/D≤3時按墩基礎設計。依據《建筑樁基技術規范 JGJ 94-2008》3.3.3-5可知，樁基全斷面進入持力層的深度，對于碎石土不應小于1d，若在滿足這個前提下，本區域大部分區域可采用樁基礎（樁長均大于6米），依據當地施工經驗，采用人工挖孔灌注樁。對于上部分持力層較淺的區域，若采用墩基礎，其實質是埋置比較深的柱下獨立基礎，計算原理和方法同柱下獨立基礎；只是基槽象挖孔樁一樣挖而不是大開挖，墩基礎多用于多層建筑，由于基底面積按天然地基的設計方法進行計算，免去了單墩載荷試驗。因此，在工期緊張的條件下較受歡迎。墩基施工應采用挖（鉆）孔樁的方式，擴壁或不擴壁成孔。考慮到埋深過大時，如采用墩基方法設計則不符合實際，因此規定了長徑比界限及有效長度不超過5m的限制，以區別于人工挖孔樁。當超過限制時，應按挖孔樁設計和檢驗。由于本區域淺基礎區域較小，且墩基礎施工工藝與人工挖孔樁相同，但承載力遠小于樁基礎，因此A、B單體采取的基礎型式為：柱下獨立承臺+人工挖孔灌注樁，車庫地板采用防水板，厚度為300mm。為便于比較，設計了樁基礎和墩基礎兩種方案，以便進行造價對比。

（二）C、D區域基礎型式選擇

由于④層卵石層承載力特征值較高，達300kPa，本區域基礎型式為柱下獨立基礎加防水板型式，防水板厚度為250mm。部分區域持力層埋置較深（約2米），基坑開挖時應超開挖至持力層標高，局部超挖部分采用粗礫砂、碎石分層鋪設后碾壓、夯實至設計標高；再澆注100厚混凝土墊層。

二、造價比較

本工程結合場地土層分布特點，合理地將車庫一分為二，通過不同區域基礎持力層埋深的特點，選取了不同的基礎型式。通過A、B區域全部采用樁基礎和全部采用墩基礎兩種方案比較，由于墩基礎承載力較低（計算方法等同于獨立基礎），導致整個場地土方開挖量大，加之墩基礎（人工挖孔墩）結構配筋和施工工藝與人工挖孔灌注樁并無大的不同，而持力層普遍埋置較深的情況下，本區域采用墩基礎造價大大提高，因此A、B區域采用樁基礎是最佳選擇，本工程設計的人工挖孔灌注樁設計直徑為800mm，樁長均為7米，總共153根樁；C、D區域采用了獨立基礎，較之左側的人工挖孔灌注樁， C、D區域的基礎造價粗略估算可比A、B區域節省，取得明顯的經濟效益，并大大縮短了施工周期（見表1）。可見，合理的利用場地特點，選合適的建筑方案和基礎型式尤為重要。

參考文獻：

[1]建筑地基基礎設計規范》 （GB50007-2011）

[2]全國民用建筑工程設計技術措施/結構/地基與基礎（2009版）