鄧聲祥 江西省建筑設(shè)計研究總院，南昌 330046

由于地下室埋深較深、水壓力較大、上部荷載較小，抗浮設(shè)計成為地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容，也成為地下工程建設(shè)工期控制、質(zhì)量控制、經(jīng)濟性指標控制的關(guān)鍵。江西商聯(lián)中心地下室面積大，地下層數(shù)多，抗浮水位高，對整個項目的工期及成本影響大，地下室底板的抗浮設(shè)計成為整個項目設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。本文以江西商聯(lián)中心地下室底板抗浮設(shè)計為例，對抗拔樁合理布置和設(shè)計進行分析，為類似條件下的地下室抗浮設(shè)計提供參考。

1 工程概況

江西商聯(lián)中心位于南昌市紅谷灘新區(qū)鳳凰洲，場地東側(cè)緊鄰贛江。項目總建筑面積為57萬m2，地上由2棟250米超高層酒店寫字樓、4～7層大型購物休閑中心組成，正負零黃海高程為22.100米。地下總建筑面積為21萬m2，地下室東西長約570米，南北長約150米，三層地下室，地下室底板面標高為-14.0米（黃海高程為8.100米），不設(shè)置伸縮縫，所有地上建筑都與地下室相連，地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端。

購物休閑中心采用框架結(jié)構(gòu)，標準柱網(wǎng)為9×11.4米；酒店寫字樓采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)。項目抗震設(shè)防烈度為6度，地面粗糙度為B類，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁端持力層為中風化砂礫巖層，結(jié)構(gòu)安全等級為一級。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級及建筑樁基設(shè)計等級均為甲級。

2 地質(zhì)水文情況

根據(jù)地勘報告，場地區(qū)域穩(wěn)定性較好。場地內(nèi)無不良地質(zhì)作用，勘察深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)臨空面、洞穴、軟弱夾層及斷裂構(gòu)造通過，適宜擬建工程的建設(shè)。場地地層結(jié)構(gòu)自上而下分別為：①填土，工程特性較差，均勻性較差，不可作為基礎(chǔ)持力層。②粉土，中密狀，中壓縮性，工程特性一般，厚度存在一定的變化，不可作為本工程基礎(chǔ)持力層。③粉質(zhì)黏土，可塑狀，中等壓縮性，工程特性一般，厚度存在一定的變化，不可作為本工程基礎(chǔ)持力層。④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，軟塑狀，高壓縮性。承載力低，工程特性較差，不可作為基礎(chǔ)持力層。⑤細砂，飽和狀，松散，層頂標高為10.15～18.15m。承載力低，工程特性差，不可作為本工程基礎(chǔ)持力層。⑥粗砂，飽和狀，稍密，層頂標高為6.60～13.58m。承載力特征值為180kPa，承載力較高，工程特性較好，不可作為本工程基礎(chǔ)持力層。⑦礫砂，飽和狀，稍密，層頂標高為3.54～8.67m。但位于地下水位以下，承載力特征值分別為250kPa，承載力較高，均勻性較好，工程特性好，不可作為本工程基礎(chǔ)持力層。⑧-1強風化粉砂質(zhì)泥巖，屬軟質(zhì)巖，具遇水易軟化、失水干裂特性，承載力特征值為300kPa，承載力好，但其厚度較薄，層頂標高為1.53～3.33m。不宜作為樁端持力層；-2中風化粉砂質(zhì)泥巖；-3微風化粉砂質(zhì)泥巖；-4未風化粉砂質(zhì)泥巖：屬軟質(zhì)巖，具遇水易軟化、失水干裂特性，巖石基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。巖石飽和單軸抗壓強度標準值分別為6.9MPa、8.9MPa、11.0MPa，其承載力較高，均可作為樁基礎(chǔ)樁端持力層。

場地地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水，賦存于全新統(tǒng)（Q4al）沖積砂礫石層中，勘察期間地下水穩(wěn)定水位埋深為6.10～8.70m，水位標高為11.37～12.00m。地下水位年變幅為3.00～8.00m。含水層綜合滲透系數(shù)采用120m/d。根據(jù)本區(qū)水文氣象及場地地形、地貌條件，結(jié)合擬建工程特點及贛江水位近年的變化條件等因素，本項目抗浮設(shè)防水位標高黃海高程為20.50m。因地下室占地面積及底面埋深較大，相應(yīng)地下水對其產(chǎn)生的浮托作用也大，工程設(shè)計時應(yīng)進行抗浮驗算，當不能滿足要求時應(yīng)采取抗浮措施，抗浮樁樁端錨固段可選擇⑧-2中風化巖層，其樁側(cè)極限側(cè)阻力標準值為266kPa。

3 抗浮措施選型

工程中常用的整體抗浮措施有截水排水法、配重抗浮、抗拔錨桿錨索抗浮、抗拔錨樁抗浮。

截水排水法通常用于山地或坡地建筑，地表水可通過地面硬化在地表設(shè)置截水溝有組織排放，地下水可通過設(shè)置在底板下濾水層、盲溝通過重力流的方式向場地外排出。

配重抗浮是利用一切可以利用和可以增加結(jié)構(gòu)重量的方法抵抗水浮力，常用方法有在地下室頂板或底板上回填質(zhì)量密度較大的級配砂石、或在底板下設(shè)置低等級的混凝土掛重或加厚底板。當水浮力不大或自重與水浮力相差不大時可考慮采用，若不符合上述情況會使工程造價提高。

抗拔錨桿錨索抗浮，且作為永久性抗浮措施，一般在基巖較淺時采用，且地下水對鋼筋無腐蝕性時采用。當?shù)叵率一鶐r較深且地下水豐富時，錨桿施工時容易出現(xiàn)離析、漏漿、勁縮、強度等工程質(zhì)量問題，錨桿混凝土裂縫開展情況離散性也很大。當?shù)叵滤畬︿摻钣懈g性時，錨桿的耐久性問題不好解決。

抗拔錨樁兼有抗壓和抗拔的作用，相當于一樁兩用。在地下室基坑土方開挖前，抗拔錨樁同抗壓樁、基坑支護樁一道施工。錨桿需等基坑開挖后才施工，抗拔錨樁相比錨桿抗浮，縮短了工期，減短了基坑支護及止水帷幕暴露時間?？拱五^樁相比配重抗浮減小了基坑支護深度，節(jié)約了基坑支護的造價。

綜合考慮本工程地質(zhì)、水文、造價、工期、質(zhì)量等因素，本工程抗浮措施定為抗拔錨樁。

4 底板防水板方案選型及工程造價比較

底板防水板通常兩種，即梁板式防水底板、帶承臺柱帽倒無梁底板。梁板式防水底板傳力路徑是底板—地梁—承臺—基礎(chǔ)，由于梁的分割作用，板砼用量較小，板鋼筋用量較小，梁鋼筋用量較大。帶承臺柱帽倒無梁樓蓋傳力路徑是底板—承臺柱帽—基礎(chǔ)，所有材料用量均在底板和柱帽上。本工程裙樓范圍較大，裙樓外純地下室范圍較小，為得到合理的經(jīng)濟效益，對裙樓區(qū)域地下室標準柱跨9×11.4米采用兩種底板方案進行計算分析，倒無梁形式的底板鋼筋用量比倒梁板式的要少，增加了經(jīng)濟效益。

5 抗浮樁布置方式選取及工程造價比較

本工程抗浮設(shè)防水位黃海高程為20.500米，地下室底板面標高黃海高程為8.100米，底板0.7米厚，作用在底板的水壓力131kPa，標準跨柱距9m×11.4m內(nèi)底板水浮力標準值131×9×11.4=13440kN。

裙樓標準跨柱距9m×11.4m內(nèi)總豎向力標準值約為16800kN，至少需要2根抗壓基樁；標準跨柱距內(nèi)總水浮力標準值為13440kN，恒載標準值約為13200kN，則總抗浮荷載標準值為13440×1.05-13200=912kN，需1根抗拔基樁。利用2根抗壓基樁兼作抗拔基樁，集中布置在柱下即可滿足抗壓抗拔要求。

純地下室（裙樓外）標準跨柱距9m×11.4m內(nèi)總豎向力標準值約為9600kN，需要1根抗壓基樁；標準跨柱距內(nèi)總水浮力標準值13440kN，恒載標準值約為7500kN，則總抗浮荷載標準值為13440×1.05-7500=6612kN，需3根抗拔基樁。純地下室工程樁布置有兩種方式，方式一，工程樁集中式布置，利用3根抗拔基樁兼作抗壓基樁，集中布置在柱下。此方式充分利用了上部結(jié)構(gòu)恒載自重抵抗水浮力，抗浮不足部分利用抗拔樁抵抗。方式二，工程樁分散式布置，柱下布置1根抗壓基樁，3根抗拔樁分散布置，標準柱跨范圍內(nèi)共需4根工程樁。此方式有利于減小底板主控應(yīng)力—無梁板的跨中和支座彎矩，從而降低底板造價。