正天龙雅居的桩基础及地下室底板设计概述

吴俊宏

深圳市中建西南院设计顾问有限公司 广东 深圳 518000

1 工程概况

本工程位于深圳市，地下2层，地上主体14层，建筑物总高51.3m。抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.01g，设计地震分组为第一组。抗震设防类别为丙类，结构体系为现浇剪力墙结构，抗震等级为三级。本工程±0.000为黄海高程8.000m。地基基础设计等级为乙级。

2 地质情况

本场地工程地质条件为中等复杂类型，场地土类型为中硬土，场地类别为Ⅱ类，待征周期为0.35秒。水质结果分析判定：地下水对各种水泥拌制的混凝土均无侵蚀性。抗浮设计水位为：6.200米(绝对高程)。本工程在场地西部有一条北东～南西方向延伸的压扭性断裂，斜穿场地属地域性东北向构造的次级构造，该断裂后期未发现活动痕迹，属稳定性断裂。在桩基础施工时应穿过该断裂层的软弱岩体，使桩端置于完整的岩体上。地质报告建议：根据场地工程地质条件和拟建建筑物特性，宜采用钻孔桩或冲桩为宜，并选择微风化基岩作桩端持力层。

3 整体抗浮验算

本工程有两层地下室，地下室底板面相对标高为-9.450m，绝对标高为-1.450m，埋置较深。

3.1 抗浮水头计算

依据地质报告，本工程抗浮设计水位取6.200米(绝对高程)，考虑地下室底板厚为500mm，水头高度6.2-(-1.45)+0.5=8.15m。水浮力=1.05x水头x水容重=1.05x8.15x10=85.6KN/m2。无上部结构的地下室范围均须进行抗浮设计。

3.2 抗浮力计算

一般情况下先考虑采用（结构自重+配重）抗浮，如不能满足抗浮要求，再结合采用抗拔锚杆抗浮或抗拔桩抗浮。本工程主楼外地下室顶板覆土厚700mm，但考虑到施工误差和土容重误差等因素影响，所以仅取400mm厚的土，容重取18KN/m2用于抗浮。结构自重考虑：混凝土结构梁、板、柱、墙、地下室底板（容重均取25KN/m3）＋地下室底板100mm厚水泥砂浆面层（容重取20KN/m3）＋负一层楼面100mm厚水泥砂浆面层（容重取20KN/m3）＋标准层墙体(容重按实际取值)＋地下室外墙外挑底板1000mm及其上部土压力。地下室外墙外挑底板及其上部土压力=抗浮设计水位以上土厚×土容重＋（地下室底板面标高-抗浮设计水位）×土有效容重+底板自重=（1.05×18＋7.65×8＋24×0.5）/1.05=87KN/m2。

详见下面的水头和地下室外挑板抗浮荷载计算图。

裙房和地下室的墙体考虑到以后可能会改造，所以不考虑用于抗浮。活荷载不能用于抗浮。

3.3 用PKPM进行抗浮验算

验算广东省《建筑地基基础设计规范》[1]，第5.2.1条地下室整体抗浮稳定验算应满足公式：1.0恒-1.05×（水浮力）≥1.0。

地下室底板按第一模型标准层，层高为500输入PKPMCAD结构建模中。水浮力以负值板恒荷载（-85.6KN/m2），输入底板标准层中；地下室外墙外挑底板及其上部土压力87KN/m2，按梁恒荷载输入到地下室外墙中（为了便于导荷地下室底板标准层的地下室外墙按梁输入）。其他抗浮恒荷载按上面3.2款输入PKPM模型中，板自重按自动计算。然后进到SATWE分析模块，点击竖向导荷图标，仅仅导恒荷载，其他荷载不勾选。

导荷结果显示主楼部分竖向恒荷载为正值，满足广东省《建筑地基基础设计规范》[1]，第5.2.1条公式，无须抗浮；无上部结构地下室部分竖向恒荷载为负值，需要增加抗浮措施。根据本场地地质情况岩层埋深比较大，不宜用抗拔锚杆，宜采用压拔桩抗浮[2]。

4 桩基承台设计

选择微风化基岩作桩端持力层，采用钻（冲）孔灌注嵌岩桩，主楼部分只考虑桩抗压力，无上部结构地下室部分考虑桩抗压同时抗拔。微风化基岩持力层岩面标高变化较大，从-22m到-42m，大多标高为-35m～-42m左右，桩长较长，考虑施工质量的保证，所以最小桩径取1m。

单桩抗压抗拔承载力的确定。

4.1 单桩竖向承载力特征值

（1）根据地质报告计算单桩竖向承载力特征值。根据地质报告岩土层的桩基标准指标建议值表，桩周摩阻力特征值不大，而微风化基岩桩端持力层端阻力特征值为8000KPa。仅考桩端阻力就能满足无上部结构地下室的竖向承载力。

即单桩竖向承载力特征值Ra=Rpa-GP=3.14×8000-(桩自重)(kN)。

（2）桩身承载力设计值计算的单桩承载力特征值。根据广东省《建筑地基基础设计规范》[1]第10.2.8条，按桩身承载力设计值计算的单桩承载力特征值Raa=ψc*fc*Ap/1.35(kN)，ψc为工作条件系数取0.7，fc桩身混凝土轴心抗压强度设计值，Ap为桩身横截面面积，1.35是基本组合设计值的分项系数。

比较Ra、Raa，取大值作为最终的单桩竖向承载力特征值。

4.2 单桩竖向抗拔承载力特征值

（1）根据地质报告计算单桩竖向抗拔承载力特征值。岩土层自下而下的排列：粗砂（松散）、高岭土化砾质黏性土（软～可塑）、高岭土化砾质黏性土（可～硬塑）、粗粒花岗岩（强风化）、花岗岩（中风化）、花岗岩（微风化）。经分析粗砂（松散）、高岭土化砾质黏性土（软～可塑）土层较薄且摩阻力特征值较小，不能用于抗拔计算。高岭土化砾质黏性土（可～硬塑）土层较厚，摩阻力特征值25KPa，可用于抗拔计算。花岗岩（强风化）、花岗岩（中风化）土层很（较）薄，按摩阻力特征值25KPa，归与高岭土化砾质黏性土（可～硬塑）土层一起用于抗拔计算。花岗岩（微风化）为抗拔主要岩层。

取摩阻力土层厚度最不利的地质勘探孔进行计算。

根据广东省《建筑地基基础设计规范》[1]第10.2.11条，第2款，单桩竖向抗拔承载力特征值公式

Rta=Up∑λiqsiaLi+Go

式中，Up为桩周长；λi为抗拔摩阻力折减系数，考虑到施工过程的泥皮效应会减低摩阻力，与审图公司沟通后采用较低值0.4；qsia为桩侧土摩阻力特征值，高岭土化砾质黏性土（可～硬塑）、花岗岩（强风化）、花岗岩（中风化）层采用摩阻力特征值25KPa；花岗岩（微风化）层参考本规范”进入中、微风化岩层部分摩阻力参照表11.2.1“水泥浆、水泥砂浆或细石混凝土与岩石间的黏结强度特征值“取值”取400Kpa；Go为桩自重，考虑作为富余量，不参与计算[3]。

（2）抗拔桩的配筋量的确定。根据广东省《建筑地基基础设计规范》[1]第10.2.11条，第3款，单桩抗技承载力特征值应满足桩身截面抗拔拉承载力的要求，公式：Rta=Asfyk/K，fyk为钢筋屈服强度标注值；K为安全系数，取2；As为桩的配筋面积，由公式算出后，用混凝土规范的相关公式验算裂缝，保护层取40mm，最大裂缝控制为0.2mm。

4.3 桩基承台布置及计算

在满足桩间距要的前提下，尽可能地沿墙下布置桩，使上部结构的竖向力直接地传至桩顶，从而减少或避免桩对承台、上部竖向构件对承台的冲切，并减少承台受剪、受弯产生的内力，承台的厚度和配筋可以得到很好控制。

用PKPM的JCCAD生成“标准组合：最大轴力简图”，根据此柱底轴力初步布置桩基承台。因为基桩的受力不一定是由最大轴控制，所以要把桩基承台输入JCCAD，用板元法验算是否满足要求。调整承台的厚度，使其配筋为最小配筋率0.2%，或接近0.2%。

5 地下室底板设计

地下室底板为防水板，受水浮力和底板面恒荷活荷以及自重。考查地下底板下的土层为高岭土化砾质黏性土层，地基承载力特征值fak≥160kPa，完全可承担底板面恒荷活荷以及其自重，所以只考虑水浮力对底板产生的内力作用。

用虚梁围住承台边，把承台当成厚板输入PKPMCAD模型，水浮力按负值板恒荷输入，然后采用SLABCAD计算底板配筋。

这样承台受水浮的影响被考虑了。缺陷是水浮力对承台作用时，桩的作用被忽略了，比较保守[4]。

6 结束语

做带地下室的高层建筑基础设计：

（1）应认真仔细地分析地质报告，那些土层可以用于受力，那些土层不能用于受力，并结合本工程的特点确定基础类型，充分利用条件，例如地下室底的竖向荷载由地基承担，而不是由桩承担。

（2）应熟练应用手中软件工具，并熟练掌握设计流程和相关概念公式的应用。

（3）重视抗浮分析设计，确保抗浮安全稳定。