高層鋼框架科研樓地基基礎方案比選研究

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方案設計。根據現場實際地質條件并結合當地的工程經驗，從結構的安全性、經濟性等方面出發，對本工程的地基基礎形式進行了不同方案比選，并最終得到了最優地基基礎方案。

關鍵詞：地基基礎;方案比選

1工程概況

某科研樓工程于海南省海口市。總建筑面積約為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、培訓教室等，主要屋面高度9.8m（1層），35.3m（8層），結構形式為鋼框架-消能支撐結構，鋼框架抗震等級為三級。

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

2 基礎設計條件

本工程正負零標高相當于絕對標高14.600m。

2.1 場地工程地質條件

根據勘察資料，本項目勘探深度為30.00m，各土層性狀及設計參數詳表1：

本工程地下1層，基礎底標高為-6.5m。基礎底面標高位置除東側少部分區域需將填土換填外，其余區域基本處于第2層粉質黏土，其天然地基承載力標準值為150kPa。

3 地基基礎設計

本工程地上結構通過結構縫分為兩個單體，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 基礎選型

本工程根據地上結構形式和荷載分布進行了三種地基基礎方案比選。

方案一：復合地基方案【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，樁數為440根，樁長為10m。基礎采用筏板+下柱墩的基礎形式，其中科研樓筏板厚度為700，其余區域筏板厚度為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，可以滿足規范規范有關傾斜值以及最大沉降量的要求。

方案二：預應力管樁方案，基礎采PHC預應力管樁+防水板式基礎， 600樁徑，為摩擦型樁，根據地勘建議，樁端持力層選在第六層土，預應力管樁設計參數詳，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。

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

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

4 經濟性對比

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，故對三種基礎方案的混凝土用量進行統計，具體詳表3。

由表3可以發現，方案一到方案三的混凝土用量依次增加，方案一經濟性明顯。

本節單方造價僅包含基礎部分，以實際建筑面積為計算依據，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濟性。

5 結論

基于以上三種基礎方案各種指標對比分析，得出以下結論：

（1）通過對規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，方案二的結構指標最好。

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

綜合以上分析，方案二即預應力管樁方案可以在保證一定經濟性的條件下，可以得到最優的結構指標，故本工程采用預應力管樁方案為最終的基礎方案。

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方案設計與分析[J]. 建筑結構，2020，50（S1） ：910-914.

[2]建筑地基基礎設計規范： GB 50007—2011[S].北京： 中國建筑工業出版社，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設計[J]. 建筑結構，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）