關(guān)于高層建筑基礎(chǔ)埋深的工程實例討論

文/郭浩明 廣東中山建筑設(shè)計院股份有限公司 廣東中山 528400

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關(guān)于高層建筑基礎(chǔ)埋深的工程實例討論

文/郭浩明 廣東中山建筑設(shè)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(shè)計單位與房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)爭論的角度，但是從規(guī)范的理解角度來看，高層基礎(chǔ)埋深后有較多的利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的好處，本文針對工程案例，進(jìn)行了相關(guān)問題的探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；基礎(chǔ)埋深

前言

按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010中第12.1.8條要求：“基礎(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度。在確定埋置深度時，應(yīng)綜合考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素......2 樁基礎(chǔ)，不計樁長，可取房屋高度的1/18。當(dāng)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(wěn)定性要求及本規(guī)定第12.1.7條規(guī)定的前提下，基礎(chǔ)埋深可比本條1、2兩款的規(guī)定適當(dāng)放松。當(dāng)?shù)鼗赡墚a(chǎn)生滑移時，應(yīng)采取有效的抗滑移措施?！?。但是很多開發(fā)商為了減少土方量、減少基坑支護(hù)成本、縮短工期等往往要求設(shè)計單位不將基礎(chǔ)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(biāo)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(shè)計，7座高層均按規(guī)范要求進(jìn)行埋深，完成設(shè)計后，甲方提出將基礎(chǔ)提升至底板面的要求以減少土方量、減少基坑支護(hù)成本、縮短工期。為此，筆者根據(jù)地勘報告等抽取左下角2幢進(jìn)行了相關(guān)的抗傾覆，抗滑移驗算。計算簡圖詳附圖三。

（一）驗算依據(jù)：

1.擋土墻后回填土內(nèi)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(shù)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(shù)規(guī)范》JGJ 94-2008計算得出）

（二）驗算結(jié)果：

在以上前提下，當(dāng)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(fēng)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(cè)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(fēng)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(chǔ)，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(jié)構(gòu)改為框架梁+大板結(jié)構(gòu)以增加梁側(cè)抗側(cè)移土壓力；4.在底板及承臺下?lián)Q填30cm石粉，使摩擦系數(shù)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(dāng)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(diào)整主樓的基礎(chǔ)布置形式，改為樁筏基礎(chǔ)，調(diào)整后主樓的總樁數(shù)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(diào)整土的摩擦系數(shù)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(jié)束語

雖然計算可以滿足，但是筆者認(rèn)為，以下幾點值得深思。

1.規(guī)范的要求是滿足計算后適當(dāng)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(guī)范要求，筆者認(rèn)為高層基礎(chǔ)埋深是一個構(gòu)造措施，基礎(chǔ)埋深后a.可提高基礎(chǔ)穩(wěn)定性，防止基礎(chǔ)在水平力和水平地震作用時發(fā)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(chǔ)傾斜；c.可增大阻尼，減少輸入加速度，減輕震害。

2.《砼高規(guī)》第12.1.6條，“高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面下不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不超過基礎(chǔ)底面面積的 15%”。這就說明只有在設(shè)計的時候要控制上部結(jié)構(gòu)的重心與基礎(chǔ)平面形心的偏心距，控制基礎(chǔ)底面的零應(yīng)力區(qū)才能適當(dāng)放松埋深要求。

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