浅谈房建地下结构设计阶段成本控制

2014-11-25张建国中国船舶重工集团公司第724研究所江苏南京211106

安徽建筑 2014年3期

张建国（中国船舶重工集团公司第724研究所，江苏南京 211106）

1 概述

随着我国城镇化建设的快速发展，为解决城市建设用地的供需矛盾，房屋建筑也逐渐向空中和地下发展，地下建筑工程所占比重也越来越大。进行地下工程的成本控制对整个建筑工程的投资效益尤为重要。本文对大量实施工程分析研究，阐述了地下建筑埋深、结构方案选择、基础选型、抗浮设计、基坑支护等关键因素对地下结构造价的影响，提出了控制成本的有效措施。

2 地下建筑埋深对造价的影响

在满足使用功能要求的前提下，地下室结构应遵循“浅埋”的原则。据我方统计，不考虑持力层因素的情况下，相同地下室埋深每减少0.1m，折算到地下室的每平米造价可节约50～100元。减小埋深的主要方法有如下几种。

①在满足规划、基础埋深、综合管网的要求下，±0.000位置应尽量抬高。

②地下室的层高应尽量降低。取消不必要的设备或压缩设备空间。如负一层地下室可结合景观在顶板上设置采光和通风井，即可取消地下室通风系统，又可自然采光节约用电，也符合绿色建筑的设计思想。图1为某小区地下室原设计层高3.6m，顶板设置采光和通风井后，取消内部通风系统，地下室层高缩减至3.3m。

③减小顶板覆土。既可以降低负一层的高度，也可以减小顶板负载。

④采用双层机械停车，减少地下室层数。

⑤地下室“浅埋”可以减少土方开挖与回填量，降低基坑支护成本，减小竖向构件高度，降低抗浮设计水压力和土侧压力等众多优点，是减小工程造价的关键因素。地下工程“埋深”的优化，需要各专业相互配合才能实现

3 地下结构方案的选择

地下结构方案的选择应综合考虑建筑功能和设备条件，尽量采用梁板体系。

3.1 尽量控制梁高

图1 地下室顶板采光井和通风井外立面

图2 采光井采光效果图

图3 采光井和通风井剖面图

地下室顶板可采用主梁+厚板的结构布置，可以避免因次梁在主梁上作用的集中力影响造成主梁截面较大。地下室顶板取消次梁后，消防车荷载反而由35kN/m2减小到20kN/m2。经过统计分析，主梁厚板结构与主次梁结构相比较，楼板钢筋含量可减少20%~25%。

3.2 减小地下室底板厚度

地质条件较好的情况下，底板尽量采用抗水板，避免采用筏板。

4 基础选型

图4 顶板主次梁结构布置

图5 顶板主梁+厚板结构布置

图6 底板抗拔桩居中布置

图7 底板抗拔桩柱下布置

基础设计考虑的因素是多方面的，应充分了解当地的地质状况，结合上部结构形式、施工条件、抗浮要求、基坑支护等综合因素，提出合理可行的基础方案。

①天然地基承载力满足要求的情况下，对纯剪力墙结构可优先采用筏板基础，对框架结构、框剪结构或框筒结构而言，如框架柱对筏板产生的冲切力较大，造成筏板较厚时，应考虑经济性，选择其他基础形式。

②天然地基承载力不满足要求的情况下，可采用桩基。

一般地质条件下，几种桩基形式造价关系如下：CFG<人挖桩<预制桩<钻孔桩。其中CFG桩属地基处理范畴，桩的造价虽然便宜，基础仍然是筏板，对上部为框架结构、框剪结构或框筒结构的基础来说，如果岩层较低且地质条件允许的情况下反而不及桩基经济。某项目高层酒店采用框架核心筒结构，原设计基础形式为CFG桩地基处理+2.2m厚筏板。优化后采用人工挖孔桩，外框柱下采用一柱一桩形式，核心筒按桩筏进行设计，桩长都在18m以内。优化后底板与承台平均折算厚度不到1m，基坑开挖及支护深度也随之减小。该项目基础优化节省投资约2千万元。

5 地下室抗浮设计

①合理选取抗浮设计水位。要结合周边道路标高、室外地坪的地势地貌等因素，不能单纯依赖地质勘察报告提供的数据。

②建筑整体抗浮不足的，根据地质情况采用抗拔桩和抗浮锚杆等抗浮措施。

底板按抗水板设计时，宜将抗拔桩或抗浮锚杆分散布置在底板的跨中，减小底板跨度，降低底板配筋。某项目地下室底板抗浮桩优化布置后，地下室底板每平米用钢量减小12kg，板厚由0.8m减小至0.4m。

6 考虑基坑支护因素

①尽量避免在基坑周边设置条形基础，基坑周边深度的增加对支护造价的影响很大。

②软土地基上不宜采用大开挖天然地基，仅仅因施工基础的需要而进行基坑支护，会造成资金的浪费。

③对于深基坑支护，提倡采用逆作法施工。逆作法是地下工程自上而下逐层施工的工艺：沿建筑物地下室周边施工连续墙或密排柱等维护结构，同时在基坑内部相关位置施工支撑柱或格构柱，作为逆作工程的竖向承重体系；随之自上而下逐层挖土，逐层浇筑梁板结构，利用已完工的地下梁板结构作为基坑围护的水平支撑。逆作法施工以板代撑，两墙合一，节约大量资源，避免由于临时支撑拆除而产生建筑垃圾对环境的污染。