高層鋼框架科研樓地基基礎(chǔ)方案比選研究

丁猛 翟文舉

摘要：本文介紹了某高層鋼框架科研樓地基基礎(chǔ)方案設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)條件并結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗，從結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性等方面出發(fā)，對本工程的地基基礎(chǔ)形式進行了不同方案比選，并最終得到了最優(yōu)地基基礎(chǔ)方案。

關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ);方案比選

1工程概況

某科研樓工程于海南省?？谑??？偨ㄖ娣e約為1.3萬m2，其中地上2～8層，共計1萬m2，地下一層，面積約3000m2。主要功能為報告廳、會議室、辦公室、培訓(xùn)教室等，主要屋面高度9.8m（1層），35.3m（8層），結(jié)構(gòu)形式為鋼框架-消能支撐結(jié)構(gòu)，鋼框架抗震等級為三級。

結(jié)構(gòu)設(shè)計基本參數(shù)：本工程設(shè)計使用年限為50年;基本風(fēng)壓為0.75kN/m2;地面粗糙度為B類;抗震設(shè)防烈度為8度（0.30g），設(shè)計地震分組為第二組，Ⅱ類場地，屬建筑抗震一般地段。

2 基礎(chǔ)設(shè)計條件

本工程正負(fù)零標(biāo)高相當(dāng)于絕對標(biāo)高14.600m。

2.1 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察資料，本項目勘探深度為30.00m，各土層性狀及設(shè)計參數(shù)詳表1：

本工程地下1層，基礎(chǔ)底標(biāo)高為-6.5m。基礎(chǔ)底面標(biāo)高位置除東側(cè)少部分區(qū)域需將填土換填外，其余區(qū)域基本處于第2層粉質(zhì)黏土，其天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為150kPa。

3 地基基礎(chǔ)設(shè)計

本工程地上結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)縫分為兩個單體，分別為科研樓及報告廳，共一層地下室，兩單體地下室彼此相通。

3.1 基礎(chǔ)選型

本工程根據(jù)地上結(jié)構(gòu)形式和荷載分布進行了三種地基基礎(chǔ)方案比選。

方案一：復(fù)合地基方案【1】 ，因天然地基承載力比較小，故對其采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG）進行處理，處理深度到達(dá)第四層土即中砂層，處理范圍為科研樓地上投影范圍。CFG樁徑為400，樁數(shù)為440根，樁長為10m?；A(chǔ)采用筏板+下柱墩的基礎(chǔ)形式，其中科研樓筏板厚度為700，其余區(qū)域筏板厚度為500。為控制沉降差【2】，處理后的場地壓縮模量為原來場地的3倍，即時，可以滿足規(guī)范規(guī)范有關(guān)傾斜值以及最大沉降量的要求。

方案二：預(yù)應(yīng)力管樁方案，基礎(chǔ)采PHC預(yù)應(yīng)力管樁+防水板式基礎(chǔ)， 600樁徑，為摩擦型樁，根據(jù)地勘建議，樁端持力層選在第六層土，預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計參數(shù)詳，單樁承載力特征值為1500kN。

方案三：混凝土灌注樁承臺+防水板方案，該方案采用800樁徑混凝土灌注樁，樁長21m，單樁承載力特征值1700kN。

三種基礎(chǔ)形式均能滿足規(guī)范要求，三種基礎(chǔ)形式的最大傾斜值以及最大沉降量詳表2。

通過對三種基礎(chǔ)形式傾斜值及最大沉降量指標(biāo)的對比，方案二即管樁方案各項指標(biāo)均為最優(yōu)，方案三次之。

4 經(jīng)濟性對比

4.1 混凝土用量及單方造價

因混凝土用量與工程造價正相關(guān)，故對三種基礎(chǔ)方案的混凝土用量進行統(tǒng)計，具體詳表3。

由表3可以發(fā)現(xiàn)，方案一到方案三的混凝土用量依次增加，方案一經(jīng)濟性明顯。

本節(jié)單方造價僅包含基礎(chǔ)部分，以實際建筑面積為計算依據(jù)，三種方案的單方造價詳表3。

由上圖可以看出，三種方案的單方造價與混凝土用量的趨勢一致，方案一同樣具有最佳的經(jīng)濟性。

5 結(jié)論

基于以上三種基礎(chǔ)方案各種指標(biāo)對比分析，得出以下結(jié)論：

（1）通過對規(guī)范要求的傾斜值以及最大沉降量的對比，地基處理的傾斜值以及最大沉降量均超過其余兩種方案，方案二的結(jié)構(gòu)指標(biāo)最好。

（2）通過對三種方案經(jīng)濟性的對比，方案一無論是在混凝土用量還是單方造價方面都有遠(yuǎn)超過其他兩種方案的優(yōu)勢。

綜合以上分析，方案二即預(yù)應(yīng)力管樁方案可以在保證一定經(jīng)濟性的條件下，可以得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)指標(biāo)，故本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁方案為最終的基礎(chǔ)方案。

參考文獻

[1]毛宗原，崔小連，張路，張強. 長白山某萬豪萬怡酒店地基基礎(chǔ)方案設(shè)計與分析[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2020，50（S1） ：910-914.

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范： GB 50007—2011[S].北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]郭天焓，徐宏艷，張猛，馬玉虎，隋海燕. 北京某辦公樓地基基礎(chǔ)設(shè)計[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2018，48（S1）：688-690.

作者簡介：丁猛，碩士，工程師

（中國中元國際工程有限公司 北京 100089）