淺談高層住宅樓的基礎設計

摘 要：建筑基礎設計的好壞對于整個工程的施工質量、使用安全以及工程經濟指標都有著巨大影響。高層建筑由于自身特性，對于基礎設計的要求更高。文章結合某高層住宅樓基礎設計的具體過程，對高層建筑基礎方案選取的復雜性、重要性進行了討論，并就基礎設計中的一些重點問題提出自己的體會和建議。

關鍵詞：基礎設計；方案選??；經濟性

引言

作為建筑結構設計的重要組成部分，基礎設計決定了建筑基礎的技術質量水平，進而關系到整個工程的安全性，對業主的財產安全和人身安全有著至關重要的影響。此外，建筑基礎工程的建設成本是整個建筑土建工程造價的主要組成，對于工程總的投資水平有非常大影響。優化基礎設計，特別是提高基礎方案的選取質量，對于提高施工企業經濟效益具有關鍵性影響。

1 實例工程情況簡介

工程類別為高層住宅樓，全高為99.9米，塔樓部分的長度為53.4米，建筑面積總量為25360平方米。其中，地面以上建筑33層，一層包括架空綠化、入戶門廳和庫房等設施，層高7.0米。裙房位于樓體北側，層數一層，作為獨立商戶用房。室外、室內高度相差0.1米；主樓地下一層，分為庫房和設備用房兩部分，地下車庫位于主樓南側，與主樓地下一層相連，主樓二層以上層高2.9米，類型為居民住宅。

2 施工場地地質條件介紹

通過前期巖土工程勘察可知，工程現場地形較為平坦，存在0.8米的相對高差。場地地貌屬洛河一級階地類型。抗震設防烈度類別為7度，建筑場地屬Ⅱ類類別，場地特征周期為0.35s。工程位置附近地質條件較好，沒有全新活動斷裂帶，也未發現滑坡、崩塌、泥石流、震陷等不良地質作用，場地地基未發現地震液化土層，地層結構穩固，適合工程建筑。自上而下，土層分為如下四類。第一層為雜填土。顏色黃褐摻雜，主要由磚塊、水泥塊等建筑垃圾和粘性土組成，多為建筑工程剩余土壤組成，結構松散，固結程度較低，土層厚度不超過3米。第二層為黃土狀粉質粘土，顏色呈黃褐摻雜，土質硬度位于可塑和硬塑之間，土層中含有大量針孔狀孔洞，有鹽類晶體析出，外觀呈菌絲狀，顏色發白。有少量炭屑和蝸牛殼碎屑。相較于第一層，本層土壤切面光澤較為明顯，具有中等程度的干強度和韌性，搖振實驗未見異常情況發生。壓縮系數平均值α1-2為0.348MPa-1，壓縮性能適中，濕陷系數最大值0.038，濕陷情況屬于輕微到中等的程度。局部由于人工挖掘造成土壤缺失，推斷堆積時間不長。土層厚度大約在1.1米至3.8米之間。第三層為黃土狀粉質粘土，顏色呈黃褐色，土質硬度位于可塑和硬塑之間，土層中含有大量針孔狀孔洞，有鹽類晶體析出，外觀呈菌絲狀，顏色發白。土層內含有為數不多的小姜石，顆粒粒徑從1毫米到1厘米都有。搖振實驗未見異常情況發生。土層切面略顯光滑，具有中等程度的干強度和韌性。壓縮系數平均值α1-2為0.250MPa-1，縮性能適中，濕陷系數最大值0.053，濕陷情況屬于輕微到中等的程度。土層厚度大約在1.5米至5.5米之間。第四層為卵石，顏色混雜，主要成分是石英巖，卵石外形圓滑，多為圓形或接近圓形，多數卵石粒徑位于2厘米至5厘米之間，最大粒徑超過25厘米，卵石含量約為百分之七十，其余為圓礫、中粗砂，也有少部分粘性土壤。該層未揭穿，最大揭露厚度12.8米。

根據上述信息，結合本項工程具體情況，我們對該塊場地的各土層的天然地基承載力特征值作如下建議：第一層雜填土層建議作清除處理，第二層黃土狀粉質粘土的地基承載力特征值為110千帕，第三層黃土狀粉質粘土的地基承載力特征值為135千帕，第四層卵石地基承載力特征值為500千帕。

3 選擇基礎方案

選擇基礎方案前要深入分析場地沿途性質和地層上部結構的詳細信息，認真比對各個方案的技術、經濟指標，確保實現工程質量和經濟效益的和諧平衡和最優化。首先確定主樓的基礎形式，具體按照如下步驟進行：

第一步確定主樓基底應力。主樓地面以上33層，地下1層，共34層，工程主體結構為剪力墻形式，以16KN/m2的標準計算，主樓基地應力為544KN/m2。此項計算未將基礎外擴納入計算范圍。

第二步確定持力層。由前期工程地質勘察可知，第4層卵石層頂面標高約為-7.3米，最大揭露厚度12.8米（未穿透），地基承載力特征值Fak為500KN/m2，具有較好的承載能力，深度適宜，不存在軟弱夾層，故確定為持力層。

第三步確定基礎埋置深度。在確定基礎埋深時要綜合考慮地下室標高、最小埋置深度、持力層埋深、基礎形式等因素，確保符合各方面要求。（1）按地下室標高計算，地下室地面標高為-4.8米，再加上閥板基礎的厚度1.5米，則基底標高應為-6.3米。（2）按埋置深度計算，按照2002年版《高層建筑混凝土結構技術規程》中有關規定，天然地基最小埋置深度應為地上部分高度的十五分之一，本工程所建建筑地面以上部分高度為99.9米，室外和室內高度相差0.1米，基底標高應為-6.8米。（3）由前期工程地質勘察可知，第4層卵石層頂面標高約為-7.3米。

第四步確定基礎形式。通過對主樓基底應力、持力層、基礎埋深等內容的綜合分析，擬定主樓基礎形式采用閥板基礎，地基持力層定位第4層卵石層，筏板底標高為-7.3米。

第五步根據主樓基礎形式及與主樓間的關系確定裙樓等外部結構的基礎形式。（1）主樓南、北兩側分別為地下車庫和一層商店，其中，地下車庫為框架結構，商店為框架-剪力墻結構，由于客觀原因，車庫、商店和主樓之間不方便設置施工縫。基于以上原有，南北兩側建筑的基礎形式、持力層均要與主樓保持一致，以防止基礎沉降不均引發質量問題。（2）此外，車庫的立柱和擋土墻分別采用獨立基礎和條形接觸，同樣使用第4層卵石層作為地基持力層，地下室地面至持力層頂面高度差為2.5米（第4層卵石層頂面標高約為-7.3米，地下室地面標高為-4.8米，兩者相差2.5米）。具體施工方法有以下兩種：方法一是基礎底面坐落于持力層。地下室地面至基礎底部參照室內地坪的標準進行回填施工。該方法具有回填技術要求低、持力層承載力高，方便調節的優點，但同時也造成了鋼筋、混凝土用量上升，施工成本增加的問題。方法二是先進行挖方施工直至持力層，然后使用砂卵石回填，再在砂卵石墊層上進行基礎施工。該方法有利于節省用量，降低施工成本，但回填技術較高。通過逐項對比上述方法各項技術、經濟指標，結合工程具體施工環境，認為方法二更加適合。

4 沉降驗算

以本工程各項實測數據為基礎，經過細致的沉降計算，上文選擇的基礎方案下的各項沉降數據滿足相關規范，說明基礎方案選擇合理、準確。同時，為避免主樓與裙房等附屬設施沉降差異過大危害工程質量安全，在設計上采用了沉降后澆帶的施工技術。

5 結束語

高層住宅樓建筑工程基礎方案的選擇對于工程質量安全和經濟效益影響重大。在設計前期要全面勘察施工場地，認真分析地質條件、土層特性等因素，結合對建筑上部結構的深入研究，對待選方案的技術指標、安全生產、經濟效益、施工工藝等各方面內容進行詳細對比，在此基礎上確定基礎方案，以保障工程經濟效益和社會效益的最大化。

參考文獻

[1]趙西安.鋼筋混凝土高層建筑結構設計[J].1992.

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