异形建筑基础结构的抗浮方案分析

2014-09-20云飞杜奕展张国强

建筑施工 2014年3期

吴栋王云飞杜奕展张国强

1. 南京市建筑设计研究院有限责任公司南京 210005；2. 江苏运通房地产开发有限公司南京 210029；3. 南京建研科技有限公司南京 210017

1 工程概况

南京新城市虹桥中心二期项目位于南京市鼓楼区。第二期开发包括3 栋高层塔楼及多层商业裙房：其中2 栋25 层的塔楼位于南侧；1 栋17 层的塔楼位于西侧；商业裙房为纯地下结构。该项目单层地下室面积约为3.2 万m2，地下室3层建筑平面形似绘图三角尺，其阴影范围内为高层塔楼部分（图1）。

图1 地下室3层建筑平面

2 地形地貌

该项目所在场地绝对标高为11.0～14.4 m，大部分位于绝对标高12.0 m左右，场地较为平整。由场地的西南至东北，场地下中风化基岩与地表的距离呈增大的趋势。南侧塔楼的部分基底位于粉质黏土层（②6、③1），大部分基底位于中风化岩层，西侧塔楼的基底位于中风化岩层，商业裙房的基底大部分位于中风化岩层，有小部分位于粉质黏土层。

该项目高层塔楼基底大部分位于中风化岩层，小部分位于粉质黏土层。当考虑基础竖向承压时，高层塔楼基底位于中风化岩层的部分可采用天然地基，位于粉质黏土层的部分采用钻孔灌注桩基础或墩基础。商业裙房为3层地下室，其基底位于－17.0 m，商业裙房上部荷载较小，当考虑基础竖向抗浮时，该部分基础要抵抗较大的水浮力，并且商业裙房的面积也比较大，因此裙房基础的抗浮设计成为该工程基础设计的关键。

3 裙房基础结构抗浮方案分析

商业裙房基础下的水浮力远远大于竖向荷载，因此该部分不需考虑竖向承载问题，仅需考虑抗浮问题。由于商业裙房范围内存在中风化基岩，地下室的抗浮可采用柱下抗浮桩集中抗浮和锚杆均匀抗浮解决[1,2]。

3.1 柱下抗浮桩集中抗浮

商业裙房部分无上部结构，该部分考虑3层地下室荷载（每层面荷载15 kN/m2）和覆土0.8 m，则底板承受的浮力荷载为110.6 kN/m2。

若抗拔桩中心距为4.5 m，则单桩承受的浮力为2 240 kN。若桩身直径选用1 250 mm，则抗拔桩必须入岩7.6 m方可满足抗浮要求。

抗浮桩的混凝土体积为9.32 m3。

钢筋混凝土的耐久性要求抗拔桩桩身裂缝必须小于0.2 mm，按照裂缝计算公式[3]，在轴向拉力2 240 kN作用下可推算桩身纵向钢筋面积为12 000 mm2。该部分钢筋用量为0.712 t。

地下室底板厚度为800 mm，按照无梁楼盖计算模型计算，地下室底板配筋为1 710 mm2/m双层双向钢筋。

每平方米地下室底板的混凝土体积=0.8 m3。

每平方米地下室底板的钢筋用量=0.053 t。

经过对大直径桩入岩费用的实地调研以及参考已有工程案例，大直径抗拔桩的主要造价组成为：入岩费用4 000 元/m、空钻造价为300 元/m3、钢筋完成价为6 000 元/t、混凝土造价350 元/m3。本工程地下室抗浮面积约为2.2 万m2，当桩距为4.5 m时，桩数量为1 110 根，则每平方米桩数量为0.051 6 根，则地下室每平方米综合造价为2 860 元。

采用上述计算方法对抗拔桩中心距为3 m、6.4 m、9 m的工况分别进行验算，计算结果见图2。

图2 大直径抗拔桩地下室综合造价比较

由以上计算结果可知，当采用大直径抗拔桩时，随着抗拔桩数量的增加及抗拔桩的中心距的减小，地下室每平方米的综合造价在降低，当抗拔桩中心距由9 m减少至3 m，地下室每平方米的综合造价减少1 440 元。该地下室抗浮面积为2.2 万m2，可直接减少造价3 168 万元。因此，地下室抗浮在选用抗拔桩方案时，抗拔桩布置较密、数量较多时其经济效益较好，采用抗拔锚杆可能是较好的基础抗浮方案。