谈地下车库基础结构设计

池 海

(上海联创建筑设计有限公司，上海 200093)

1 工程概况

张江成长型科创企业综合服务平台项目坐落于上海市浦东新区张江中区C-8-1-2地块。项目西至川和路，南至祥科路，北至海科路，东连C-8-1-1盛迪总部项目。项目由两栋高层塔楼在10层通过连廊连接成整体构成，用地面积为16 890 m2，地上13层，计容总建筑面积47 813.18 m2，地下2层，建筑面积26 083.86 m2，总建筑面积为73 879.04 m2。两栋高层塔楼在10层通过桁架连廊连接成整体组成。高层塔楼的1层为入口大堂，层高5.5 m；2层及以上为科研空间，层高4.5 m，建筑总高59.650 m。建筑单塔长58.8 m，宽33.6 m，单塔高宽比为1.77；10层连廊连接后建筑长度为151.2 m，长宽比为4.5。主体典型柱网为12.6×8.4，8.4×8.4。

地下1层，2层为员工食堂、机动车停车库和设备用房。其中地下2层设置人防区域。地下1层层高5.8 m，地下2层层高4.0 m，基础埋深约11.0 m。地下室典型柱网8.4×8.4，8.4×6.0。

2 工程水文地质条件

2.1 场地、地形

本场地属于稳定场地根据拟建场地的工程地质条件，适宜建造本工程各建筑物。

2.2 场地岩土层分布

场地揭露地基土由素填土、粉质黏土、粉土、淤泥质土、黏土、粉砂等组成，无论垂直或水平均欠匀质，总体上属欠均匀地基土。各土层性质及分布情况见表1。

2.3 地下水情况

拟建场地浅部地下水属潜水类型，补给来源为大气降水及地表迳流，受季节、气候的影响较大，深部有承压水分布。经验算，承压水不会对本工程基坑坑底产生突涌影响。地下水潜水高水位取埋深0.50 m，低水位取埋深1.50 m。抗浮设计水位取室外地坪下埋深0.50 m。设计时按不利原则考虑分别采用最高、最低水位。

地下潜水对混凝土有微腐蚀性，当长期浸水时，潜水对钢筋混凝土中的钢筋有微腐蚀性，当干湿交替时，潜水对钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀性；潜水对钢结构有弱腐蚀性。承压水对混凝土有微腐蚀性，对混凝土中的钢筋有微腐蚀性。地基土(地下水位以下)对混凝土有微腐蚀性。本场地属稳定场地，根据拟建场地的工程地质条件，适宜建造本工程各建(构)筑物。

表1 各土层性质及分布情况

2.4 场地抗震信息

场地位于抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组属第二组，建筑场地的类别为Ⅳ类场地，属于抗震一般地段；特征周期Tg=0.90 s,地震影响系数最大值αmax=0.08；本场地为不液化场地，可不考虑地基土地质液化影响。本场地可不考虑软土震陷影响；场地属对建筑抗震一般地段。

3 地下车库结构设计

本工程地下两层，平面长度约176.3 m，宽度约72.8 m，框架结构，四周均设置挡土墙，底板顶面标高-9.800 m。承台厚度主要由抗冲切承载力确定；底板厚度综合考虑冲切与抗弯确定，抗弯承载力计算时主要按地质报告提供的最高水位进行，且复核低水位工况。

基础选型：根据地基土质，上部结构体系，柱、墙荷载大小，柱距等情况，本工程采用柱下桩承台+筏板基础方案。主楼范围下柱墩厚度为1 100 mm～1 600 mm，底板厚度为600 mm；纯地下室区域，下柱墩高度为1 200 mm。底板厚度为550 mm。

1)基础埋深和持力层情况。

本工程±0.000相当于绝对标高4.950 m(吴淞高程)，地下1层层高5.800 m；基础埋深约11.0 m；纯地下室区域桩基持力层为⑤3灰色粉质黏土层，主楼区域桩基持力层为⑦1层灰黄色砂质粉土，桩端土层极限端阻力标准值分别为1 800 kPa和5 500 kPa。

2)抗拔桩布置方式选型。

由图1，图2可知，一般情况：无水工况下柱下集中布置桩弯矩小，经济性较好。高水位工况下均匀布置桩弯矩小，经济性较好。本项目为高水位工况，优先采用均匀布桩。采用初步设计模型试算：模型a沿轴线均匀布桩，模型b筏板均匀布桩，模型c柱下集中布桩，如图3～图5所示。

工况X最不利水位-0.050，水浮力最大。

工况Y施工阶段井点降水，无水浮力(考虑施工荷载)。

表2 三种模型内力比较表

结合项目，综合考虑支座弯矩、跨中弯矩、筏板配筋、布置所需桩数(见表2)。采用沿轴线均匀布置模型a。

3)桩型选择。

a.勘察报告中建议该工程主楼(A幢+B幢)建筑选择⑦1层作为桩基持力层，桩型可采用500 mm～600 mm的PHC管桩。地下室车库抗拔桩建议采用抗拔预制桩。

b.本着对项目、甲方、结构负责态度，进行预制桩与灌注桩的综合比较。分析预制桩与灌注桩的优缺点(见表3)。

c.对预制桩或灌注桩的经济性进行详细比较，见表4，表5。

d.综上考虑，本工程主楼(A幢+B幢)桩型采用PHC500预制管桩，桩长36 m，进入持力层⑦1深度约1.5 m，单桩承载力设计值为1 850 kN。地下车库抗拔桩选用400预制方桩，桩长约28 m进入持力层⑤3层约1.2 m，单桩竖向抗拔承载力设计值为600 kN。

表3 预制桩与灌注桩的综合比较

表4 地下室桩基选型比较(抗拔桩，桩顶标高-6.350 m)

表5 地下室桩基选型比较(承压桩，桩顶标高-6.350 m)

4 结语

基础工程的投资约占建筑土建的25%～30%，基础工程的工期约占项目全部工期的25%，基础工程是埋设于地下的隐蔽工程，对设计、施工质量要求非常高。随着地下车库的普及，地下室车库基础结构优化设计越发重要起来。作为一名工程师，在项目有限的设计时间内，本着对项目负责、对甲方负责、对结构负责的态度精益求精，做优项目。

参考文献：

[1] DG J08—11—2010，地基基础设计规范[S].

[2] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范(2015年版)[S].

[3] 王永华，牟立群，吴 兵.地下车库结构设计具体问题解析[J].建筑技术开发，2015(5):20.

[4] 张江成长型科创企业综合服务平台项目岩土工程勘察报告[R].