华南地区地下室结构基础选型与设计的探讨

华南地区地下室结构基础选型与设计的探讨

徐钊

广东省深圳市同济人建筑设计有限公司 518000

摘要：随着我国社会经济不断发展，近些年新建工程数量也持续增多。建筑工程设置地下室可提高建筑土地利用率，但地下室也是工程设计难点，特别是对于华南地区，其独特的地质条件、水文条件加大了地下室结构基础设计难度。基于此，本文提出华南地区地质特点，进而探究华南地区地下室结构基础选型与设计方案。

关键词：华南地区；地下室；结构基础；选型；设计

引言

华南地区作为我国经济较为发达的地区，近些年该地区建筑产业发展十分迅速，新建工程数量越来越多，地下室作为新建工程常规设计内容，如何保障地下室设计质量和水平成为了行业重点关注的问题。在地下室结构基础选型和设计中，除了要保障地下室安全适用，还要做到施工便捷、经济合理，提升建筑工程整体价值，充分发挥地下室的综合效益。地下室结构基础选型与工程建设地的地质条件、水文条件息息相关，这就需要结合华南地区实际情况，科学开展地下室结构基础选型和设计工作。

1. 华南地区地质特点

了解工程建设地地质条件是开展地下室基础选型与设计的前提。在建筑工程立项阶段由专业的勘察人员开展岩土工程勘察工作，根据工程建设区域地质特点和地质条件制定勘察设计报告，该报告为工程选型、设计提供岩土工程资料以及技术参数，同时为地下室结构基础选型与设计工作提供信息支持。华南地区地质特点为：

1.1地形地貌

华南地区多数为沿海地区，如广西、广东、海南、福建等地。这些地区均以山地丘陵地质条件为主，占据总土地面积的7成以上，其中低山丘陵（500m以下）为主流地形地貌，主要包括喀斯特地貌、丹霞地貌等。

1.2地质岩性

我国华南地区多为粉质粘土层、细砂层、石灰岩、淤泥质土层、混合花岗岩、泥质粉砂岩等，个别区域存在岩溶发育。

2. 华南地区地下室结构基础选型与设计

2.1基础选型

据悉，目前华南地区建筑地下室基础形式主要有两种，一是桩基础；二是独立基础。由于不同工程建设地的地基承载性能差异，在前期工程勘察中需要确定地基承载力数值，并用于后期变形控制设计。地基承载力决定了施工安全和使用安全，且地基承载力并非单一指地基土层强度，而是综合考虑地基长期保持稳定、控制变形等多项性能指标。在基础选型中，独立基础主要是以“独立基础+防水板”的形式为主，在地基承载力较差的工程中，也可以使用整体筏板基础。桩基础目前在我国各个地区均有广泛应用，桩基础具有承载性好、强度大、整体性强、沉降量小、设计与施工灵活等优势，桩根据受力性能可将其细分为端承桩、摩擦桩，也可根据施工工艺划分为灌注桩和预制桩。

2.2基础参数计算

华南地区某小区建筑采用地下1层地下室设计方案，根据前期勘察得出顶板覆土厚度为1.2m。标准柱网尺寸为8.0m*9.0m，设计中采用梁板结构的顶板，顶板厚度和底板底标高、底板厚度分别为180mm、-5.80m、400mm，采用建筑物室外地坪标高设计抗浮水位。根据工程建设地实际情况计算地基承载力，设计中为恒载加活载组合模式。考虑建筑物自重、压重展开基础设计，结合公式“地下室标准柱下竖向轴力标准值=标准柱网尺寸*[1.2*18（覆土厚度）+0.58*25（混凝土）+10（两层活载）]”，最终可得计算值约为3400kN。当结合水浮力展开基础设计时，要考虑到整体抗浮稳定计算，因为该设计计算主要应用于水浮力作用于基础的情况。本工程抗浮设计水位按照-0.10m的标高（建筑室外地坪标高）计算，结合公式“柱底轴力标准值=标准柱网尺寸*[1.2*18（覆土厚度）+0.58*25（混凝土）+7（两层活载）]”，计算值约为3100kN；“柱底水浮力标准值=1.05（抗浮稳定安全系数）*标准柱网*（水头*10）”计算值约为4300kN；结合公式“柱下抗拔力标准值＞柱底水浮力标准值-柱底轴力标准值”，最终可以确定柱下抗拔力最小值约为1200kN。

2.3基础设计

2.3.1独立基础加防水板

采用该基础设计方案时，考虑到该结构形式受力特性，如果结构重力高于水浮力情况下，则根据结构自重、压重展开基础设计。结合行业规范以及从安全性、经济适用性等方面考虑，要求地基承载力一般应在355kPa~500kPa之间或以上。我国华南地区多是以粉质粘土层、细砂层为主，地基承载力一般不超过200kPa，很难达到500kPa标准以上。这就需要采用地基强化措施，通常选择复合地基形式。在设计中主要是采用土层强化或土层置换方法，从而保证地基承载力能满足建筑物总重和总荷载要求以及抗浮设计要求。

如果建设地抗浮水设计水位较高，独立基础重量无法抵抗水浮力情况下，则要增设抗拔锚杆，也就是抗浮锚杆。抗浮锚杆是华南地区使用较为广泛的抗浮措施之一。抗拔锚杆设计中需考虑水上浮作用力，无需考虑建筑结构的重量压力。抗拔锚杆有点、线、面布置方式。点布置主要在柱下布置锚杆，借助上部结构传导垂直力起到水浮力平衡作用，线、面锚杆主要传导建筑结构垂直力。

2.3.2桩基础加承台

结合建筑结构特点、荷载量、勘察土层特性、持力层、地下水位、施工环境等因素选择成桩工艺和参数。华南地区地质特点较为复杂，如果建设地基岩埋深较大，桩体无需穿越碎石层；如果地下溶洞较少可选用更加便捷的预制桩。无法达到上述要求则以灌注桩施工工艺为主。针对华南地区地下室结构，由于桩基垂直承载力差异，可选择两桩和三桩承台设计方案。实际设计中，应结合底板设计参数以及结构有限元分析，可适当加大桩基础承台平面边长，可根据变厚度板构件、底板整体计算最终参数，让桩基础承台形状更加适用于建筑基础，这样可让底板受力更加均匀，提升基础整体施工质量和水平。

2.3.3其他地下室结构基础选型

在华南地区，岩石锚杆基础适用于完整、坚实的岩石地基，通过锚杆将基础固定在岩石上，可以充分利用岩石的承载能力。扩基岩石基础适用于岩石地基，通过扩大基础底面积来分散荷载。箱形基础适用于承载力要求较高、上部荷载较大的建筑物，箱形基础具有较好的整体性和抗震性能。平板基础适用于对沉降要求较高的建筑物，平板基础具有较好的整体性和抗震性能。

结束语

综上所述，地下室结构基础选型与设计中，应结合前期工程勘察报告充分考虑地质条件、建筑物规模、荷载等因素，分析基础受力层相关参数，并以此确定地下室合适的基础类型和设计方案。同时要重点关注基础工程的变形与沉降问题，还要注重防水设计、抗震设计以及施工过程控制等方面。在施工时，应根据建设地实际情况、工程结构特点、工程建设要求选择适宜的基础施工工艺，注重每道工艺合理、安全、便捷、经济。在条件允许的情况下尽可能提升基坑底设计标高，确保抗浮设计水位无误，还要注意沉降后浇带、伸缩后浇带的设置及底板设计厚度一般要大于地下室外墙厚度，这样才能有效固结。只有根据建设地实际情况、工程结构特点、工程建设要求综合考虑，才能够保障地下室结构基础设计的合理性、经济性、可行性，充分发挥建筑工程整体效益。

参考文献

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