摘　要：本文簡要介紹高層建筑大底盤地下室結構以及大面積地下室結構設計中常見的一些問題，從4個方面展開敘述，提出了相應的解決方案，淺述筆者在地下室工程設計中的一點體會。

　　關鍵詞：抗浮設計,不均勻沉降,結構超長,基礎型式

　　1、前言

　　目前城市土地資源日益緊缺，建筑及城市交通有逐漸向地下發展的趨勢。為滿足建筑功能和結構本身的需要，地下結構已向多層發展。地下工程在整個建設項目中所占的比重越來越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期長、施工難度大，因此結構設計的好壞將會對整個項目的設計周期、施工工期以及建造費用產生巨大的影響。另外，地下室結構的設計也比較復雜，主要技術問題有：地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結構超長問題、基礎型式的選取和計算方法問題、人防設計等等;這里僅對地下室設計中遇到的常見問題進行分析，并給出對策措施，簡要分析地下室結構設計中的技術、經濟問題及其相互關系。

　　2、抗浮問題

　　南方地區地下水位一般較淺，雨水較多，對于地下室層數在1～2層的高層建筑而言，一般在使用階段應該考慮存在抗浮問題。裙房及純地下室部分可能會有抗浮不滿足要求的問題。針對此種情況，應采取以下措施：

　　⑴在設計允許的情況下，盡可能提高基坑坑底的設計標高，間接降低抗浮設防水位。高層建筑的基礎底板多采用平板式筏板基礎和梁板式筏板基礎。一般而言，平板式筏板基礎的重量與梁板式筏板基礎上填覆土的重量基本相當，但后者的基礎高度一般要比前者高，在保證基頂標高不變的情況下，后者的基礎埋深要大于前者。從而相對提高了抗浮水位，故采用平板式筏板基礎有利于降低抗浮水位。

　　⑵增加地下室的自重是解決地下室抗浮問題的一個直接有效的方法，此種方法大致有以下3種情況：增加地下室頂板壓載、基板加載、邊墻加載等方法增加地下結構物自身重量。這種方法的優點是施工及設計簡單;缺點是當結構物需要抵抗較大浮力時，需大量增加混凝土或相關配重材料用量，費用增加較多。

　　⑶延伸基板法。此種方法是將地下結構的基板向外延伸而形成翼板，由翼板承托覆土以抵抗上浮力。這種抗浮力可能有兩種：一種是垂直壓力和側翼壓力之和;另一種是為垂直壓力與土間摩擦力之和，要取這兩種力量中的較小者。但是，為了要延伸基板而成翼板，開挖的范圍將因而加寬，土方及使用土地面積也將因而加大，其所增加的抗浮力變大。此法一般適用于不受場地限制的規模較小地下結構物的抗浮。

　　⑷設置抗拔樁。抗拔樁是抗浮設計中常用的方案之一，只要條件允許，抗拔樁一般均嵌入堅硬而埋藏較淺的基巖中。由于造價及施工條件的限制，抗拔樁一般入巖不深，需要對入巖樁段部分進行樁端灌漿處理。如果上覆土層較厚，樁無法埋入基巖，那就只能全靠樁側土的表面摩擦阻力抗拔，此摩擦阻力較小，抗浮效果不佳;若在樁端設置擴大頭，則能大大提高樁的抗拔能力。這對于抗拔樁的承載力設計而言，相對于受壓樁存在兩個突出的特點：①受壓樁的承載力組成中有端承力部分，而抗拔樁則無。②受壓樁的樁身彈性壓縮引起樁身側向膨脹使樁土界面的摩阻力趨向于增加，摩阻力的增加則隨樁身位移由上而下逐步發揮;而抗拔樁在拉伸荷載作用下樁身斷面有收縮的趨向，使樁土界面摩阻力減小。由于拉伸荷載是作用于樁頂，摩阻力的發揮同樣系由上而下逐步發生。在設計抗拔樁時，在單位面積樁身摩阻力的選用上自然比受壓樁要低。

　　3、不均勻沉降問題

　　解決不均勻沉降問題大致有以下幾種方法：

　　⑴裙房和高層建筑之間設沉降縫，讓各部分自由沉降，互不影響，避免由于不均勻沉降產生的內力，但實際上這樣做，給建筑的立面處理、地下室的防滲漏、基礎的埋置深度和整體穩定等帶來很多困難。

　　⑵裙房和高層建筑之間不設沉降縫，采用端承樁，將樁端置于堅硬的基巖或砂卵石層上。這樣，既滿足了地基承載力要求，又避免了明顯的沉降差。但這種方法基礎材料用量多，不經濟，一般用于超高層建筑或地基持力層較差的情況。

　　⑶在設計中不設沉降縫，而采取一定的措施，調整地基反力，盡量減少不同部分的地基反力差，從而減少沉降差。如：裙房部分采用天然地基，主樓部分采用復合地基或樁基。裙房和主樓部分采用不同的基礎形式，主樓采用筏基或箱基，裙房采用獨立基礎或條形基礎。

　　⑷在主裙樓之間設置沉降后澆帶，鋼筋不斷，先施工主樓，待主樓封頂完成大部分沉降后，再施工裙房。兩部分沉降基本穩定后再澆筑后澆帶。這樣，用調時間差的辦法解決了沉降差，同時又避免了設置沉降縫帶來的麻煩。

　　4、地下室結構超長問題

　　地下結構雖然受溫度變化的影響較地上結構小，但周邊約束作用較強，防止裂縫開展，應采取相應措施，目前比較成熟的做有以下幾種：

　　⑴設置伸縮后澆帶。作為混凝土早期短時期釋放約束力的一種技術措施，較長久性變形縫已有很大的改進并被廣泛應用。地下結構一般在結構長度大于40～60m時宜設置一道伸縮后澆帶，普通的伸縮后澆帶寬度約為800～1000mm，鋼筋貫通不切斷。對于平面尺寸特別長的地下結構，應設置鋼筋斷開的伸縮后澆帶，后澆帶的寬度按鋼筋搭接所需最小尺寸和必要的操作空間確定。

　　⑵不設置伸縮后澆帶，采取其它相應措施。主要有：①補償收縮混凝土，即在混凝土中滲入微膨脹劑。以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值大于或等于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫;②膨脹帶，由于混凝土中膨脹劑的膨脹變形不會與混凝土的早期收縮變形完全補償，為了實現混凝土連續澆注無縫施工而設置的補償收縮混凝土帶，根據一些工程實踐，一般超過60m設置膨脹加強帶;③提高鋼筋混凝土的抗拉能力，混凝土應考慮增加抗變形鋼筋，對于側壁，增加水平溫度筋，在混凝土面層起強化作用。側壁受底板和頂板的約束，混凝土脹縮不一致，可在墻體中部設一道水平暗梁抵抗拉力。

　　5、基礎型式的選取及基礎設計時應注意的問題

　　現代高層建筑多為大底盤多塔樓式建筑群，由于上部結構荷載差異巨大，導致基底反力相差很大，對基礎而言，應根據不同的上部結構型式、荷載大小、地基的承載力及剛度等采用不同的基礎型式。本文就樁基礎的有關問題進行討論。

　　⑴樁基設計中靜載荷試驗的重要性

　　樁基礎設計過程，往往受到時間的約束首先根據地質報告提供的參數確定單樁承載力設計值，根據這個估算的單樁承載力直接進行樁基礎設計并施工，等工程樁施工結束后再挑選試樁進行靜載荷試驗。這個過程具有相當的不科學性，結果符合估算要求，則皆大歡喜，否則因工程已施工完畢補樁也會很困難，且有時因地質報告有出入會給施工中帶來相當的不便。這里主要有兩個問題，其一是根據地質報告提供的樁周土摩擦力標準值及樁端土承載力標準值由規范GB50007-2002計算的場區單樁承載力標準值，這是一個經驗數值，設計人員還應根據具體情況合理取值。近幾年來筆者通過各類樁基礎中試樁及工程樁的檢測，發現絕大多數樁的實際承載力均大于計算值，有些相差幅度較大，因此按試樁獲得的實際承載力將會比按勘察報告估算的承載力來布置基礎將產生巨大的經濟效益。其二是當場地不均勻或地質報告數值有偏差的情況下，不進行試樁而直接按地質報告進行工程樁施工將給施工帶來巨大的困難且造成不必要的浪費。因此樁基礎設計過程中靜載荷試驗是一個十分重要的環節。因為此項工作質量直接影響到樁基形式、樁規格和樁入土深度的確定，同時也對施工難易有密切影響。通過科學試驗，取得準確數據，能使設計方案更加合理、可行和經濟，遠遠超過縮短工期所獲得的效益。

　　⑵關于樁偏差的控制和處理

　　樁基施工中對樁的偏差必須嚴格控制，特別是對于承臺樁及條形樁，樁位的偏差都將產生很大的附加內力，使基礎設計處于不安全狀態。對于樁位偏差我們主要控制兩個方面，一是豎向偏差，根據JGJ94-94第7.4.12條我們控制樁頂標高的允許偏差為-50～+100mm，二則是樁位的水平偏差。根據JGJ94-94第7.4.11條控制各樁位偏差，施工過程中發現樁位偏差較大則應及時補樁處理。

　　6、結語

　　地下室的結構設計是涉及內容繁多且復雜，有些問題至今尚未得到很好的解決，如：地基與基礎的相互作用問題、上部結構剛度對地基基礎的影響等。高層建筑由于地下工程龐大，建設工程在地下的投資已經接近甚至超過了地上，因此無論是從技術還是從經濟的角度講都需要我們更深入地研究地下室結構設計的技術問題，提高設計水平，真正做到技術與經濟同步、安全與適用協調。

　　參考文獻：

　　[1]GB50010-2002《混凝土結構設計規范》

　　[2]GB50007-2002《建筑地基基礎設計規范》

　　[3]JGJ94-94《建筑樁基技術規范》