某多层商业楼基础方案优化设计

李亮

摘要：由于持力层土层分布不均匀，针对不同位置的商业单体基础形式进行了方案选择，通过比较桩基础，墩基础以及天然基础在不同区域的适用性和经济性，选用了较为合理的基础方案。

关键词：地下车库；持力层 ；桩基础；墩基础；独立基础；经济；适用性

随着生活水平的提高，人对环境和美的认识越来越高。建筑设计的复杂化及城镇化规模向内陆城市不断扩大化，结构设计师更容易接触到不同类型结构形式，比如不同的结构体系和基础类型。相对于在同一城市或同一地域项目单一的特点，设计项目的全国化可以提高结构设计师的专业水平，同时，对结构方案的合理性，及经济适用性要求更高；结构体系和形式的选择应借鉴当地设计和施工经验以及经济水平，选出最优最合理的方案，如此既能满足甲方在建筑功能上的要求，又能为甲方节省费用，获得最佳的经济效益。

本文所述项目位于安徽省芜湖县湾沚镇芜湖南路以西，荆山河路以北，罗福河路以东，征地约20.4亩。拟建4栋商业楼，均为五层框架结构，均通过地下车库联通。工程总建筑面积约30890平方米。原为耕地及水塘，经后期作用有所改变，场地起伏较大。

图1 单体分布图

如图1所示，单体A和B均为一层地下室，地上结构5层；计算时结构嵌固层为地下室顶板（一层楼面）。單体C部分地下一层，部分处于地下二层与地下一层的过渡区域；单体D为二层地下室；C、D单体从C单体一层底板向上均为5层；计算时C、D单体均嵌固在地下室顶板（一层楼面），为多塔结构，C、D二层楼面连接在一起。建筑方案设计时，结合土层分布特点；A、B单体通过地下室连通，地库底面标高为-5.800；C、D单体通过地下室连通，地库底面标高为-4.500。两个地下车库通过中间的连通道（中间设置结构缝+止水带断开）放坡连接。

一、基础型式的选取

随着建筑市场日益蓬勃发展，市场竞争的日趋激烈。优化结构设计、有效降低结构造价成本成为建筑企业扩张市场份额、强化竞争的有力武器。对一般结构来说，基础的投资成本，占工程结构总价的比重可占到三分之一强。因此，依据施工环境和当地地质条件，合理选择基础型式是直接影响工程造价的主体因素；同时，合理的基础型式还会有效的缩短建设工期，使基坑维护的工序变得更加便捷、高效，从而达到节省工程造价的目的。

由地勘报告可知，本项目A、B单体区域板底标高距离设计选定的卵石层顶的距离起伏非常大，范围在1～6米不等，大部分区域大于5米；而C、D单体区域板底标高刚好位于卵石层顶附近（只有少部分区域有2米的落差）。结合场地土质情况，在确定基础方案时，本工程决定对两个区域采取不同的基础型式，结构在中间设置连通道将结构断开，以避免不同基础型式产生的沉降差引起基础的应力不均匀。

（一）A、B区域基础型式选择

此区域单体车库底板板底距离④层卵石顶的距离约1至6米，大部分区域为5米，少部分约1米（区域小）。若采用桩基础，持力层埋深较浅，设计者面临选择桩基础还是浅基础的问题。

由全国民用建筑工程设计技术措施/结构/地基与基础（2009版）附录H，H.0.1-5可知，桩长少于6米及L/D≤3时按墩基础设计。依据《建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008》3.3.3-5可知，桩基全断面进入持力层的深度，对于碎石土不应小于1d，若在满足这个前提下，本区域大部分区域可采用桩基础（桩长均大于6米），依据当地施工经验，采用人工挖孔灌注桩。对于上部分持力层较浅的区域，若采用墩基础，其实质是埋置比较深的柱下独立基础，计算原理和方法同柱下独立基础；只是基槽象挖孔桩一样挖而不是大开挖，墩基础多用于多层建筑，由于基底面积按天然地基的设计方法进行计算，免去了单墩载荷试验。因此，在工期紧张的条件下较受欢迎。墩基施工应采用挖（钻）孔桩的方式，扩壁或不扩壁成孔。考虑到埋深过大时，如采用墩基方法设计则不符合实际，因此规定了长径比界限及有效长度不超过5m的限制，以区别于人工挖孔桩。当超过限制时，应按挖孔桩设计和检验。由于本区域浅基础区域较小，且墩基础施工工艺与人工挖孔桩相同，但承载力远小于桩基础，因此A、B单体采取的基础型式为：柱下独立承台+人工挖孔灌注桩，车库地板采用防水板，厚度为300mm。为便于比较，设计了桩基础和墩基础两种方案，以便进行造价对比。

（二）C、D区域基础型式选择

由于④层卵石层承载力特征值较高，达300kPa，本区域基础型式为柱下独立基础加防水板型式，防水板厚度为250mm。部分区域持力层埋置较深（约2米），基坑开挖时应超开挖至持力层标高，局部超挖部分采用粗砾砂、碎石分层铺设后碾压、夯实至设计标高；再浇注100厚混凝土垫层。

二、造价比较

本工程结合场地土层分布特点，合理地将车库一分为二，通过不同区域基础持力层埋深的特点，选取了不同的基础型式。通过A、B区域全部采用桩基础和全部采用墩基础两种方案比较，由于墩基础承载力较低（计算方法等同于独立基础），导致整个场地土方开挖量大，加之墩基础（人工挖孔墩）结构配筋和施工工艺与人工挖孔灌注桩并无大的不同，而持力层普遍埋置较深的情况下，本区域采用墩基础造价大大提高，因此A、B区域采用桩基础是最佳选择，本工程设计的人工挖孔灌注桩设计直径为800mm，桩长均为7米，总共153根桩；C、D区域采用了独立基础，较之左侧的人工挖孔灌注桩， C、D区域的基础造价粗略估算可比A、B区域节省，取得明显的经济效益，并大大缩短了施工周期（见表1）。可见，合理的利用场地特点，选合适的建筑方案和基础型式尤为重要。

参考文献：

[1]建筑地基基础设计规范》 （GB50007-2011）

[2]全国民用建筑工程设计技术措施/结构/地基与基础（2009版）