文/張帆、張學(xué)民 深圳市華陽國際工程設(shè)計有限公司　廣東深圳　518038

深圳萬科云城項目巖石地基基礎(chǔ)設(shè)計

文/張帆、張學(xué)民 深圳市華陽國際工程設(shè)計有限公司廣東深圳518038

深圳萬科云城項目場地條件優(yōu)良，為天然裸露的花崗巖地基，在巖石地基基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，采取合適恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計方法，是基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵，也是能否將自然資源的優(yōu)勢充分發(fā)揮的關(guān)鍵。本文通過介紹巖石地基設(shè)計過程中的若干重點，表明了基礎(chǔ)設(shè)計的合理，并產(chǎn)生了較高經(jīng)濟(jì)價值。

深圳萬科云城項目；巖石地基；基礎(chǔ)抗剪；局部受壓；國家規(guī)范；地方規(guī)范

1、工程概況

萬科云城項目位于深圳市南山區(qū)留仙洞核心片區(qū)，占地面積45萬m2，總建筑面積160萬m2，項目分多期多地塊依次建設(shè)，涵蓋了超高層住宅、高層公寓、超高層辦公樓、大型商業(yè)綜合體、綠廊公共休閑區(qū)，各單體錯落有致、交相輝映，宛若一座“云城”巍峨秀美。項目整體效果如圖1所示。

圖1

項目場地隸屬于塘朗山脈，原始地形情況為開山爆破形成的狀態(tài)，存在大量裸露的天然花崗巖及用于平整場地的人工填土。如圖2所示。

圖2

2、墻下條基的抗剪設(shè)計

以工程中某一片剪力墻下的條形基礎(chǔ)為例，

對于這樣良好的地質(zhì)條件，毫無疑問，天然基礎(chǔ)是不二的選擇，也是節(jié)約成本的關(guān)鍵所在。筆者將項目設(shè)計過程中的一些關(guān)鍵點在下面章節(jié)作出介紹。介紹墻下條基抗剪驗算時，在不同規(guī)范要求下計算結(jié)果的情況。

經(jīng)YJK計算得到的墻肢的軸力及基礎(chǔ)布置情況，得到地基凈反力Pj=6000kN/m，剪力墻厚600mm,剪力墻邊每側(cè)外擴(kuò)500mm為條基邊界，先假定基礎(chǔ)高度為1500mm，如圖3所示。

圖3

首先,按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB5007-2011，（以下簡稱“國家規(guī)范”）相關(guān)要求計算。取墻柱邊截面（1-1截面）考慮抗剪問題，得到每延米寬度基礎(chǔ)單側(cè)受到剪切力設(shè)計值為V=0.5x6000=3000kN。

其次，按《貴州省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DB22/45-2004（以下簡稱“貴州規(guī)范”）考慮，抗剪計算截面依然是取1-1截面，剪切力設(shè)計值與按《國家規(guī)范》計算結(jié)果一樣。

第三，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ-15-31-2003(以下簡稱“廣東規(guī)范”)考慮，規(guī)范要求的是取距墻柱邊h0/2處截面，此時計算截面位于基礎(chǔ)范圍外，也就是說不存在抗剪問題。

以上三本規(guī)范對抗剪計算截面的選取如圖4所示。

圖4

接下來，需要對計算截面的抗剪承載力進(jìn)行計算。為方便計算對比，將主要參數(shù)取值為：基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級為C35，保護(hù)層厚度統(tǒng)一取100mm，臺階寬高比λ取1.0，對于截面高度影響系數(shù)的算法，因兩本地方規(guī)范版本年限都較久，國家規(guī)范版本年限較新，為統(tǒng)一比較，βhs 取0.85，實際工程按國家規(guī)范取值并精確計算，以策安全。

經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)，如要滿足國家規(guī)范及貴州規(guī)范的要求，基礎(chǔ)高度需要分別增大至3300mm和1650mm，若執(zhí)行廣東省標(biāo)準(zhǔn)不僅可以滿足要求，還可以大幅優(yōu)化截面高度至850mm左右。如圖5所示。

圖5

由此看來，因不同規(guī)范對抗剪設(shè)計的不同要求，導(dǎo)致結(jié)果相差巨大。國家規(guī)范在02版中其實并未明確過擴(kuò)展基礎(chǔ)的斜截面承載力計算要求，新規(guī)范對于是否需要進(jìn)行抗剪驗算也給出了前提條件（當(dāng)然對于墻下條基各規(guī)范均明確要求驗算）。而地方規(guī)范對于國家規(guī)范的延伸及拓展卻不盡相同。對于驗算的截面位置，貴州規(guī)范在與國家規(guī)范是一致的，僅僅是通過“剛性角”概念的不同取值將承載力計算公式做出了調(diào)整，旨在將承載力提高作為一種放松措施；對于承載力計算公式來說，廣東規(guī)范與國家規(guī)范卻是一致的，但計算截面位置的選取卻完全不同，旨在將受荷面積減小作為一種放松的措施。

由于地方規(guī)范對放松措施不同，結(jié)合前面的特例計算對比，發(fā)現(xiàn)貴州省相對保守些，而廣東省尺度就比較大。也就是說提高混凝土的抗剪承載力一般來說“跑不過”荷載的直接增減。

各規(guī)范的條文說明對當(dāng)?shù)氐墓こ探?jīng)驗、沖剪破壞的機(jī)理以及相關(guān)概念都有各自的解釋，那么也就對如何指導(dǎo)設(shè)計帶來了困擾。

為此筆者查閱了大量相關(guān)資料，經(jīng)過公司總工的悉心指導(dǎo)并向當(dāng)?shù)貛孜粰?quán)威專家的咨詢以及與審圖單位的溝通，一方面結(jié)合到業(yè)主對于爆破成本的要求，摒棄了“苛刻”的國家規(guī)范；另一方面考慮到目前此問題尚未在工程界達(dá)成一致（遺憾的是新版廣東省地規(guī)至今未試行，其報批稿對此問題依舊維持原版說法），直接采用“激進(jìn)”的當(dāng)?shù)匾?guī)范稍欠穩(wěn)妥；最終敲定按貴州省標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)實際工程設(shè)計。

3、基礎(chǔ)的局部受壓驗算

良好堅硬的巖石地基對于控制基礎(chǔ)底面積優(yōu)勢是明顯的，可以將建筑物的大荷載“化解”在很小的區(qū)域。同時，較小的基礎(chǔ)平面尺寸也帶來了局壓問題。由局壓原理及公式可知，當(dāng)?shù)蜆?biāo)號砼構(gòu)件平面尺寸過小時，局壓問題可能凸顯。本節(jié)還是以此條基為例簡單介紹如下。

因基礎(chǔ)內(nèi)配置的鋼筋并不符合規(guī)范中提到的鋼筋網(wǎng)片的相關(guān)要求，所以應(yīng)按素混凝土進(jìn)行局壓驗算。以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010中附錄D為依據(jù)，主要計算簡圖如圖6。

圖6

按規(guī)范中“同心、對稱”原則，得到局部受壓計算底面積Ab=1.6m2，局部受壓計算面積Al=0.6m2；局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù)β=1.63，素混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fcc=14.2N/mm2，最后結(jié)果顯示局部受壓可以滿足計算要求，計算過程較為簡單就不一一贅述。

將驗算工作進(jìn)行一些簡單的反推，便可得知，通過查閱墻柱軸壓比的情況可以較快較直觀地發(fā)現(xiàn)可能存在局壓問題的墻柱，對于設(shè)計人員來說也省時省力。比如上述的算例中，即使剪力墻軸壓比達(dá)到0.7～0.8的水平（顯然上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計中不會出現(xiàn)這種情況），局壓問題應(yīng)當(dāng)是可控的。另外，雖然柱下獨基的局壓承載力提高系數(shù)要更高，但柱子的軸壓比限制也較高，設(shè)計過程中也表明柱下局壓問題要顯著一些。

這里需要說明的是，按局壓驗算公式，墻柱底力采取的是基本組合（一般為最不利組合），而軸壓比中的軸力為地震作用下的組合，因此這兩種工況之間的數(shù)值肯定會存在差異，這就需要設(shè)計人員把握各單體結(jié)構(gòu)特性的規(guī)律（結(jié)構(gòu)受力特點是風(fēng)控制還是地震控制），進(jìn)行甄別后再做局壓判斷，方為穩(wěn)妥。

4、施工圖設(shè)計及現(xiàn)場的情況

項目進(jìn)入施工圖階段時，結(jié)合工程的一些實際情況，設(shè)計過程中遇到的一些問題以及采取的措施下面簡單介紹如下。

首先是盲溝排水做法。根據(jù)地勘報告中水文條件及現(xiàn)場相鄰項目的工程經(jīng)驗，項目地下水很少，因此業(yè)主方會同地勘單位經(jīng)過多番考察、設(shè)計、論證，采用了底板下鋪設(shè)盲溝的做法，將地下水位控制在底板之下，徹底解決了地下室抗浮問題。

其次是巖錨基礎(chǔ)。前面章節(jié)提到的都是各單體主樓下的基礎(chǔ)問題，而對于無上部結(jié)構(gòu)的“純地下室”區(qū)域，如進(jìn)行二次基坑爆破肯定費(fèi)時費(fèi)力。考慮到軸力水平普遍較小，天然地基承載力fak達(dá)到20Mpa，相當(dāng)于整個場地是C40混凝土組成的大塊體，地下室中的豎向構(gòu)件的混凝土為C35，又加上無抗浮問題，因此對于這部分基礎(chǔ)采用了柱下巖錨基礎(chǔ)，實際設(shè)計中的做法是僅將柱四角縱筋錨入基巖內(nèi)。

至于現(xiàn)場的實際情況，主要是基坑爆破的一些相關(guān)問題。與土質(zhì)地基不同，基坑開爆實際上很難精確到位，超爆、炸松、多次爆等問題屢見不鮮，因此也要求設(shè)計方充分考慮回填問題，并且褥墊層的存在對于巖石地基基礎(chǔ)的設(shè)計及盲溝的鋪設(shè)都是很關(guān)鍵的。

總結(jié)：

縱觀項目整個的基礎(chǔ)設(shè)計，顯然基礎(chǔ)的抗剪問題是重點。對于規(guī)范的理解、選擇、運(yùn)用，筆者從項目開始的就不斷試算并且反復(fù)糾結(jié)，期間還電話咨詢過省地規(guī)編委方小丹教授，受益匪淺。這些都為筆者積累了寶貴的設(shè)計經(jīng)驗。

致謝：感謝全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會方小丹、魏璉，深圳七星方圓設(shè)計顧問公司首席工程師徐青對本項目結(jié)構(gòu)設(shè)計提出的寶貴意見。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2011.中國建筑工業(yè)出版社.2011.

[2]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010.中國建筑工業(yè)出版社.2010.

[3]貴州省地方標(biāo)準(zhǔn).貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范DB22/45-2004.貴州省建設(shè)廳.2005.

[4]廣東省標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范DBJ-15-31-2003.廣東省建設(shè)廳.2003.

[5]朱炳寅.《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析》（第二版）.北京.中國建筑工業(yè)出版社.2013.

[6]朱炳寅，婁宇，楊琦.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析》（第二版）.北京.中國建筑工業(yè)出版社.2013.

The Rock Ground Foundation Design Of Shenzhen Vanke Cloud City Project

Zhang Fan，Zhang Xuemin Shenzhen Capol International & Associates, Ltd.,Shenzhen 518038,China

The geological condition of the project named Shenzhen Vanke Cloud City is excellent, as the granite fully covering the site.In the process of the design of foundation, taking an appropriate method is the key to design the foundation suitably and have the merit of this excellent geological condition used fully. This thesis shows what the problems met in the process and how to tackle them in a proper way to make a suitable and economic design.

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