EPC项目地下室基础方案选型比较分析_梅浩.pdf

江西建材规划设计与勘察1292023年1 月作者简介：梅浩（1979-），男，湖北黄梅人，硕士，高级工程师，主要研究方向为结构设计。EPC项目地下室基础方案选型比较分析梅 浩，付 靓湖北省工业建筑集团有限公司，湖北 武汉 430064摘 要：咸安洞口片区（城中村）棚户区改造项目为大底盘单层地下室的高层住宅 EPC项目，场地下伏基岩岩溶发育，项目初始阶段对不同的地下室基础方案进行了分析。文中从安全性、经济性和工期等方面进行比较，确定合适的基础形式，为 EPC项目的推进提供合理的决策依据。关键词：EPC项目；地下室；岩溶；基础；方案比较中图分类号：TU74 文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0129-03Comparison and Analysis of Basement Foundation Scheme Selection for an EPC ProjectMei Hao,Fu LiangHubei Industrial Construction Group Co.Ltd.,Wuhan,Hubei 430064Abstract:Salty Ann shanty towns（villages）reconstruction projects in the mouth of the cave for large chassis monolayer basement high-rise residential EPC project,project site underlying bedrock karst development,the initial phase of the project of different basement foundation scheme was analyzed,and the comparison,from the aspects of safety,economy and construction period form the basis of determining appropriate for EPC projects to promote reasonable decision basis.Key words:EPC project;The basement;Karst;Basis;Scheme comparison1 工程概况咸安洞口片区（城中村）棚户区改造项目为高层住宅群，共建设8 栋高层住宅塔楼和1 栋多层社区邻里中心。其中，住宅1#3#楼为24层，4#6#楼为21层，7#8#楼为19层，层高均为3m；社区邻里中心为5层，层高为3.6m；项目共用1层大底盘地下室，层高为3.7m。高层住宅均采用剪力墙结构，社区邻里中心采用框架结构，单层地下室采用框架结构。地震基本烈度为6 度（0.05g），设计地震分组为第一组。2 工程地质条件岩土工程勘察报告显示，场地内无不良地质作用影响，但存在可溶岩，建筑场地类别属类。场地地层从上至下分为四层：层杂填土，局部分布；层含砾粉质粘土，全场分布，中压缩性；层砾砂，局部分布，中低压缩性；层中风化石灰岩，全场分布，勘察时未揭穿该层，承载力较高，不可压缩。场地各土层分布不均匀，岩土层的层面一般坡度大于10，地基复杂程度等级为二级。场地岩层分布情况是北侧岩层埋藏不均匀，在场地周边较浅，场地中部较深，呈槽状布置；南侧场地各土（岩）层相对分布均较浅。场地不良地质作用主要为岩溶，表现形式为第层中风化石灰岩中浅部的溶隙、溶洞，洞隙率为33%，最大洞高10.3m。充填类型为全充填、半充填，岩溶发育程度为强发育。场地土层工程设计特性指标见表1。表1 场地土层工程设计特性指标土层层号土层类型地基承载力特征值fak/kPa压缩模量Es/MPa水下钻（冲）孔灌注桩桩侧土摩阻力特征值 qsia/kPa桩端阻力特征值qpa/kPa含砾粉质粘土2201240砾砂110625中风化石灰岩6000（fa）不可压缩40060003 地下室基础方案选型本项目塔楼均为高层，确定基础形式均为桩基础。地下室为单层，顶板覆土厚度为1.2m，典型柱网尺寸为7.8m7.8m与7.8m5.4m。地下室底板标高处土层为层含砾粉质粘土，单层地下室的总荷重不大，可以利用层含砾粉质粘土作为天然地基持力层，采用柱下独立基础的形式。当浅层土天然地基承载力特征值满足上部结构荷重时，利用天然地基是非常好的基础方案，可以较好地避开深层岩层中岩溶发育对基础的影响。但是，由于场地土层分布不均匀，局部地下室可能会出现层砾砂层形成软弱下卧层，或者上部层含砾粉质粘土全部被挖除，基底直接落在层砾砂层的情况。方案需综合考虑持力层和下卧层的承载能力，以确定其适用性。此外，地下室采用天然地基还需考虑地下水浮力，根据地勘报告意见显示，可采用抗浮锚杆作为抗浮措施，抗浮设计参数见表2。江西建材规划设计与勘察1302023年1 月表2 抗浮设计参数推荐值土层层号土层类型岩土锚杆的极限摩擦力推荐值 f/kPa抗浮桩的抗拔系数 含砾粉质粘土500.6砾砂400.4中风化石灰岩0.8纯地下室可采用桩基础方案，基桩同时起到抗压和抗拔作用。基桩的桩端进入层中风化石灰岩，该层的完整岩层是非常可靠的桩端持力层。由于中风化石灰岩层岩溶发育，桩端以该层作为持力层时，施工前需进行施工勘察，探明岩溶发育对桩基的影响。本项目为 EPC设计+施工总包方式，除安全性外，对经济性和工期也有一定的要求。因此，除高层住宅确定必须采用桩基础外，有必要对地下室进行两种基础形式的综合对比，为项目总承包方提供决策依据。3.1 天然地基+抗浮锚杆基础方案3.1.1 天然地基基础设计天然地基持力层为层含砾粉质粘土层或层砾砂层，地基承载力特征值fak分别为220kPa和110kPa。由于层土承载力偏低，利用其作为天然地基进行设计时，采用整体地下室筏板基础+下柱墩的形式。地基承载力特征值根据 GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范 第5.2.4 条进行承载力修正，修正公式如下：（1）作为初步设计基础方案估算，以上修正仅考虑地下室顶板上覆土重量、顶板自重、底板自重等恒载的超载作用。层土修正后的地基承载力特征值 fa=280kPa，层土修正后地基承载力特征值 fa=170kPa，将修正后的地基承载力特征值输入计算机，采用有限元进行地下室整体筏板计算。计算时，筏板厚度取0.35m，对应不同柱网尺寸，柱墩长 宽 高采用2.6m2.6m0.8m与2.6m2.0m0.7m两种主要形式。3.1.2 抗浮锚杆设计根据勘察报告提供的抗浮参数，按 JGJ 476-2019 建筑工程抗浮技术标准 进行抗拔锚杆估算。地下室抗浮设计等级为甲级，拟采用250抗拔锚杆。由于局部基岩埋藏较深，部分范围锚杆端部可能无法进入基岩。因此，根据锚杆端部所入地层不同分为岩层锚杆和土层锚杆。按 JGJ 476-2019 建筑工程抗浮技术标准 第7.5.4.1 条估算岩层锚杆长度公式：（2）估算土层锚杆长度公式：（3）经初步估算，岩石锚杆单桩抗拔承载力标准值300kN，平均长度约6m；土层锚杆单桩抗拔承载力标准值150kN，平均长度约20m。计算机程序计算结果显示，筏板基底最大反力为127kPa，可满足修正后的天然地基承载力特征值要求。施工图设计时，应根据地基变形情况，进一步调整基础刚度布置，分析其变形情况，以确定最为合适的基础大小和配筋。地下室采用天然地基基础+抗浮锚杆的基础方案时，单层地下室范围内岩层抗浮锚杆数量1256 根，土层抗浮锚杆数量709 根。3.2 桩基础方案设计地下室基础的桩基方案拟采用 800 钻孔灌注桩，桩端持力层为层中风化石灰岩，桩端阻力特征值qpa=6000kPa。根据GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范 第8.5.6.4 条公式初步估算单桩抗压竖向承载力特征值。（4）根据 JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范 第5.4.6 条公式初步估算单桩抗拔极限承载力：（5）结合地下室建筑平面布置以及结构的上部荷载，桩基布置拟定为一柱一桩，估算单桩竖向抗压承载力特征值为3000kN，单桩竖向抗拔承载力特征值为900kN，平均桩长约9m。地下室底板采用防水板设计，按 JGJ 476-2019 建筑工程抗浮技术规范 第7.2.3.4 条要求，板厚取0.35m；柱下单桩承台按柱墩形式设计。由于地下室最不利荷载组合主要是浮力组合，因此，与前面的天然地基基础方案类似，对应不同柱网尺寸，柱墩长 宽 高同样采用2.6m2.6m0.8m与2.6m2.0m0.7m两种主要形式。初步估算，采用桩基础方案时，单层地下室范围内钻孔灌注桩数量为565 根。4 基础方案综合对比分析经过以上结构基础方案设计与初步计算分析，天然地基基础+抗浮锚杆方案及钻孔灌注桩方案均可满足本工程安全技术要求，对实际工程来说都是可行的基础方案，但对整体工程造价有一定要求的 EPC项目，在技术安全可行的前提下，还需进行经济性和工期的分析比较1-3。两种基础方案中，地下室底板、柱墩结构形式和尺寸基本相同，受力最不利情况相似，结构在底板和柱墩的配筋与构造做法相差不大。因此，主要比较的对象就是桩基和锚杆的工程费用4-9。设计单位与总承包单位对项目所在地区的建造行业市场进行了多方面了解，总体评估了上述基础形式的工程费用，并结合当地施工条件和施工单位技术管理能力，预估了该部分的工期，综合对比情况见表3。表3 基础方案造价及工期对比基础形式天然地基+抗浮锚杆桩基础估算工程费用/万元柱墩+筏板1248.88承台+防水板1147.63锚杆347.50基桩567.71超前钻施工勘察94.92合计1596.38合计1810.26预计工期/d100140表3 对比显示，地下室部分采用天然地基+抗浮锚杆基础方案的工程造价明显低于钻孔灌注桩基础方案。从工期分析，虽然天然地基+抗浮锚杆方案的分步工期紧前或紧后作业，但分步数量少，工期较短；而桩基础方案虽然部分分项工作可以采用交叉流水作业，但分步工作较多，工期反而较长。5 结语综上所述，在本项目中，采用天然地基+抗浮锚杆的基础方案在造价和工期上明显优于桩基础方案，是合适的基础方案类型。在施工图设计中，可以考虑针对不同场地的土层情况，结合具体实施情况，形成最合适的设计效果。特定的场地条件江西建材规划设计与勘察1312023年1 月下，结构基础常可采取多种形式，传统的设计和施工分开模式，往往导致设计过程侧重于安全性，高于经济性和工期要求。在EPC总承包模式下，设计单位在初始选取结构方案时，必须考虑安全性、经济性和工期的协调，在项目开展前进行基础方案类型比较，在保证安全性的前提下，选用合适的基础形式，可提高工程效率，避免资源浪费。参考文献 1 邓南，丁国鑫，陈浩平，等.多塔楼建筑工程基础设计方案选型J.佛山科学技术学院学报：自然科学版，2010，28（6）：18-23.2 马春来.广州萝岗万达广场结构选型方案论证J.建筑建材装饰，2020（19）：103-104.3 骆炜.某商业项目基础方案选型分析 J.建材与装饰，2015（48）：70-71.4 张玮鹏，陈帅光，黄湖亮.高层建筑地基基础方案选型分析J.广东建材，2017，33（8）：61-64.5 陈信春.某工程基础方案选型实例分析J.山西建筑，2015，41（4）：65-66.6 陈云琴.某高层办公楼设计中的基础方案选型分析J.福建建设科技，2014（4）：35-38.7 柏孝辉.多层商业楼基础方案优化设计J.装饰装修天地，2020（4）：163.8 李庆文，唐百晓.超高层地基模型的简化及基坑底部等效刚度公式的推导J.科教导刊，2009（36）：113，158.9 龚耀清，李珂.考虑地基变形时超高层建筑束筒结构的半解析自由振动分析J.工程力学，2008，25（8）：97-103.参考文献 1 裴玉娜，温亚斌.浅谈光岳楼的修缮与文化遗产保护J.住宅科技，2012，32（5）：40-43.2 李欣.BIM 技术在古建筑保护中的应用研究J