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摘要：佛山依云天汇A21地块项目为超高层建筑，本文介绍了其设计的关键问题：基坑支护、基础选型分析及设计、超长地下室无缝结构设计，可以为同类工程的地下室设计提供参考。
关键词：地下室；基础选型；超长；无缝设计；
Abstract：This project is Super High-rise Building，this paper introduces the design of the key questions：foundation pit supporting, analysis and design of foundation type selection, extra-long basement without temperature joints, can provide reference for similar engineering in the basement of design.
Key words：basement；selection of foundation type；super-long；seamless design
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
一、 工程概况
佛山依云天汇A21地块位于佛山市南海区中央商务区，项目主要功能为住宅，建筑用地面积30187m2，总建筑面积162087m2，其中地下建筑面积39146m2，地上建筑面積122941m2。地下2层（局部1层），地上由5栋45层（高度139.2m）的塔楼和1～2层沿街商铺组成。建筑效果图见图1。
本工程结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，抗震措施采用的设防烈度为7度。设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，特征周期0.40s（取之安评报告）。基本风压采用100年重现期的风压，取0.6kN/m2，地面粗糙度类别为C类，属丙类建筑。
图1建筑全景
二、基坑支护方案
根据地质勘察报告，场地岩土按成因类型可分为人工填土、淤泥、淤泥质土、粉砂、细砂、中砂、残积土、全风化、强风化、中风化和微风化岩。场地基岩埋藏深度变化大，且岩石岩性及风化差异性明显，岩性纵向及横向上变化复杂，溶土洞也有发育。场地内地下水丰富。
业主出于销售方面的考虑，南面两栋塔楼及相关范围仅设置一层地下室，开挖深度约5.6m；其余为二层地下室，开挖深度约9.4m。因此, 高低层地下室施工期间的安全，成为本基坑支护工程的重点，而其关键又在于变形控制及基坑止水。综合地质、环境条件及基坑开挖深度，本工程一层地下室范围采用“喷锚支护”结构，双排水泥土深层搅拌桩做为止水帷幕。二层地下室范围采用“旋挖灌注桩+一道（局部二道）预应力锚索”支护结构，采用双管旋喷桩桩间止水。其优点是整体刚度较强，对基坑变形易于控制，变形量较小。一、二层地下室高差处采用四排重力式深层水泥土搅拌桩挡墙进行支护；搅拌桩桩径550mm，间距为400 mm×400mm，相互咬合150mm，保证截水严密，力求基坑降水、开挖时不漏水，不漏砂。
三、基础设计
根据广东佛山地质工程勘察院提供的《招商地产依云天汇项目A21地块岩土工程勘察报告》，本工程场地存在以下不良地质作用：
1）本场地位于佛山沉降区，基岩岩性种类较多，风化程度差异大，微风化基岩强度变化大，存在破碎带或断裂构造。基岩的稳定性较差。
2）场地内强、中、微风化带基岩变化复杂，软硬相间，且溶土洞局部发育。地基强度的均匀性较差。
3）场地内部分地段发育双层的淤泥质土，场地内砂土的液化等级为轻微～中等。属抗震不利地段。
鉴于以上不利因素，基础型式的选择至关重要。
1.塔楼基础选型及设计
地质资料提示，北部多处钻至70多米深仍未进入连续的中、微风化层；中、南部个别钻孔也无连续的微风化层，且大部分钻孔取芯率低，中风化岩呈碎块状。本工程为超高层建筑，柱底轴力较大，基础的选择，除满足地基承载力（稳定性）和变形要求外，还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。应业主要求，我们选取了二个方案进行对比分析。
1.1 方案一：刚性桩复合地基筏板基础
设计思路：该方案是充分利用场地上部的全风化或强风化岩层，通过深层搅拌桩改良浅层不良土质，然后采用旋挖灌注桩进行地基处理，从而形成承载力较高的复合地基。
本工程地下室底板主要位于粉砂或细砂层中（部分为淤泥），地基承载力特征值fak=120kPa，且其下存在淤泥层。本工程塔楼地基反力≈700kPa，远大于粉砂或细砂层的承载力，采用大直径刚性桩复合基础，能大幅度提高地基承载力。具体做法为：先用Ø500水泥搅拌桩对上部淤泥进行处理，单桩承载力特征值为130kN，桩距600×600mm，桩端穿越淤泥层到达其下的残积土，桩长约8m，处理后的地基承载力能提高到350kPa。然后施工Ø1000旋挖灌注桩，桩距2.5m×2.5m，持力层为全风化、强风化岩层，桩长约15m。这种组合，能形成承载力为750～800kPa的刚性桩复合地基。筏板2000mm厚，通过0.25m厚的褥垫层支承于刚性复合地基上。如图2所示。
图2深层搅拌桩+刚性桩复合地基筏板基础平面图
1.2 方案二：大直径灌注桩基础
该方案为常规桩基础，桩端持力层为完整的中、微风化岩层，局部为强风化。此方案由于桩端持力层埋藏深度较大，上部荷载大，因此桩长较长且承台厚度较大，整个基础的混凝土和钢筋用量稍大。如图3所示。
图3灌注桩基础平面布置图
针对上述两种基础方案进行经济分析对比，结果如下表1所示。
基础方案经济对比分析表表1
注：上表造价不包措施及税金等费用。
从上表可以看出，方案二比方案一造价高15%左右。但由于方案一属于地基处理，桩身需达到设计强度、检测合格后方可进行下一道工序的施工，工期相对较长，业主最终选择了方案二。
经多次对比优化后，本工程塔楼采用旋挖钻孔灌注桩基础，桩径为1400，1600mm两种，桩端持力层为强风化岩～微风化岩。桩施工前，均在每根桩位布置了超前钻，以更好地了解桩端基岩的强度及完整性，并作为施工桩长的依据。根据施工单位提供的施工记录，本工程的实际有效桩长为37～60m，跟超前钻的结果比较吻合。
为了减少场地岩性变化大、砂土液化等不利因素造成的影响，采取了以下措施：
1）核心筒采用筏形承台来协调变形，并根据上部荷载的情况，采用不同直径的桩来协同受力。
2）适当加大承台的厚度。
3）桩身螺旋箍的加密段穿越液化层。
2．塔楼外基础选型和设计
塔楼范围外为纯地下室或1～2层的沿街商铺，上部结构荷载较小。由于地下水位较高，结构自重不能平衡水浮力，需进行抗浮设计。经与灌注桩基础对比后，最终采用了高强预应力混凝土管桩基础。通过调整桩的合理布置，既满足抗压的要求，又同时满足抗浮的要求。
本工程管桩桩径500mm，桩端持力层为强风化岩。单桩竖向抗压承载力特征值Ra=2000kN，单桩竖向抗拔承载力特征值Rta=450kN，有效桩长约9～25m。
四、超长地下室无缝结构设计
本工程地下室平面形状为矩形，长262.8m，宽87.1m，属超长结构。考虑到对建筑使用功能的影响和防水的要求，业主明确要求不设永久缝。但这个长度远远超过《混凝土结构规范》GB 50010规定的不设伸缩缝最大间距的限值。超长地下室不分缝，在施工或使用期间有可能产生温度裂缝或收缩裂缝。但考虑到地下室温差变化不是很大，最终不设缝。为了防止地下室开裂，保证正常使用，除采取材料措施、施工措施和设置后浇带后，本工程还采取了如下处理方法：
1）采用预应力技术
根据大量工程实际经验，首层楼板对温度变化是最敏感的。本工程地下室顶板室外部分采用框架梁+大板结构（板厚350m）的楼盖形式。为更好地解决首层楼板因温度应力引起的开裂，在楼板中沿纵横两个方向设置一束构造预应力筋。预应力筋是抗裂用，主要用于减少温度应力，以保证楼板在使用期间不出现裂缝。预应力筋采用后张有粘结法，预留孔采用镀锌波纹扁管，预应力筋设于楼板的半高处，直线型布置，间距1m。预应力筋采用φs15.2高强低松弛钢铰线，其抗拉强度标准值fptk=1860MPa。预应力筋的张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395MPa。板中预应力筋的张拉工作在后浇带（利用后浇带分段施工成连续预应力线）混凝土达到设计强度的80%后方可进行。这种做法已在多个工程项目中应用，效果较好。
2）设置变形凹槽
根据以往经验，地下室侧壁的开裂一般都是不规则的。变形凹槽就是利用热胀冷缩原理，有目的地使裂缝在变形凹槽处产生，以便排水和堵漏修复。本工程在底板、负一层和地下室侧壁的中间位置设置了一道1m宽的变形凹槽，如图4所示。该变形凹槽的设置，能让混凝土结构较充分地变形，减小结构内的应力。即使开裂，也是有规律的，即在变形凹槽处，方便修补。
五、结语
地下室的结构设计，特别是基础的选型和设计，必须根据工程的实际情况，综合经济性和施工工期，精心设计，不断优化，使项目达到安全经济、施工便利、节约工期的目的。
图4变形凹槽示意图
参考文献
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002）[S].
关键词：地下室；基础选型；超长；无缝设计；
Abstract：This project is Super High-rise Building，this paper introduces the design of the key questions：foundation pit supporting, analysis and design of foundation type selection, extra-long basement without temperature joints, can provide reference for similar engineering in the basement of design.
Key words：basement；selection of foundation type；super-long；seamless design
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
一、 工程概况
佛山依云天汇A21地块位于佛山市南海区中央商务区，项目主要功能为住宅，建筑用地面积30187m2，总建筑面积162087m2，其中地下建筑面积39146m2，地上建筑面積122941m2。地下2层（局部1层），地上由5栋45层（高度139.2m）的塔楼和1～2层沿街商铺组成。建筑效果图见图1。
本工程结构设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，抗震措施采用的设防烈度为7度。设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，Ⅱ类场地，特征周期0.40s（取之安评报告）。基本风压采用100年重现期的风压，取0.6kN/m2，地面粗糙度类别为C类，属丙类建筑。
图1建筑全景
二、基坑支护方案
根据地质勘察报告，场地岩土按成因类型可分为人工填土、淤泥、淤泥质土、粉砂、细砂、中砂、残积土、全风化、强风化、中风化和微风化岩。场地基岩埋藏深度变化大，且岩石岩性及风化差异性明显，岩性纵向及横向上变化复杂，溶土洞也有发育。场地内地下水丰富。
业主出于销售方面的考虑，南面两栋塔楼及相关范围仅设置一层地下室，开挖深度约5.6m；其余为二层地下室，开挖深度约9.4m。因此, 高低层地下室施工期间的安全，成为本基坑支护工程的重点，而其关键又在于变形控制及基坑止水。综合地质、环境条件及基坑开挖深度，本工程一层地下室范围采用“喷锚支护”结构，双排水泥土深层搅拌桩做为止水帷幕。二层地下室范围采用“旋挖灌注桩+一道（局部二道）预应力锚索”支护结构，采用双管旋喷桩桩间止水。其优点是整体刚度较强，对基坑变形易于控制，变形量较小。一、二层地下室高差处采用四排重力式深层水泥土搅拌桩挡墙进行支护；搅拌桩桩径550mm，间距为400 mm×400mm，相互咬合150mm，保证截水严密，力求基坑降水、开挖时不漏水，不漏砂。
三、基础设计
根据广东佛山地质工程勘察院提供的《招商地产依云天汇项目A21地块岩土工程勘察报告》，本工程场地存在以下不良地质作用：
1）本场地位于佛山沉降区，基岩岩性种类较多，风化程度差异大，微风化基岩强度变化大，存在破碎带或断裂构造。基岩的稳定性较差。
2）场地内强、中、微风化带基岩变化复杂，软硬相间，且溶土洞局部发育。地基强度的均匀性较差。
3）场地内部分地段发育双层的淤泥质土，场地内砂土的液化等级为轻微～中等。属抗震不利地段。
鉴于以上不利因素，基础型式的选择至关重要。
1.塔楼基础选型及设计
地质资料提示，北部多处钻至70多米深仍未进入连续的中、微风化层；中、南部个别钻孔也无连续的微风化层，且大部分钻孔取芯率低，中风化岩呈碎块状。本工程为超高层建筑，柱底轴力较大，基础的选择，除满足地基承载力（稳定性）和变形要求外，还应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。应业主要求，我们选取了二个方案进行对比分析。
1.1 方案一：刚性桩复合地基筏板基础
设计思路：该方案是充分利用场地上部的全风化或强风化岩层，通过深层搅拌桩改良浅层不良土质，然后采用旋挖灌注桩进行地基处理，从而形成承载力较高的复合地基。
本工程地下室底板主要位于粉砂或细砂层中（部分为淤泥），地基承载力特征值fak=120kPa，且其下存在淤泥层。本工程塔楼地基反力≈700kPa，远大于粉砂或细砂层的承载力，采用大直径刚性桩复合基础，能大幅度提高地基承载力。具体做法为：先用Ø500水泥搅拌桩对上部淤泥进行处理，单桩承载力特征值为130kN，桩距600×600mm，桩端穿越淤泥层到达其下的残积土，桩长约8m，处理后的地基承载力能提高到350kPa。然后施工Ø1000旋挖灌注桩，桩距2.5m×2.5m，持力层为全风化、强风化岩层，桩长约15m。这种组合，能形成承载力为750～800kPa的刚性桩复合地基。筏板2000mm厚，通过0.25m厚的褥垫层支承于刚性复合地基上。如图2所示。
图2深层搅拌桩+刚性桩复合地基筏板基础平面图
1.2 方案二：大直径灌注桩基础
该方案为常规桩基础，桩端持力层为完整的中、微风化岩层，局部为强风化。此方案由于桩端持力层埋藏深度较大，上部荷载大，因此桩长较长且承台厚度较大，整个基础的混凝土和钢筋用量稍大。如图3所示。
图3灌注桩基础平面布置图
针对上述两种基础方案进行经济分析对比，结果如下表1所示。
基础方案经济对比分析表表1
注：上表造价不包措施及税金等费用。
从上表可以看出，方案二比方案一造价高15%左右。但由于方案一属于地基处理，桩身需达到设计强度、检测合格后方可进行下一道工序的施工，工期相对较长，业主最终选择了方案二。
经多次对比优化后，本工程塔楼采用旋挖钻孔灌注桩基础，桩径为1400，1600mm两种，桩端持力层为强风化岩～微风化岩。桩施工前，均在每根桩位布置了超前钻，以更好地了解桩端基岩的强度及完整性，并作为施工桩长的依据。根据施工单位提供的施工记录，本工程的实际有效桩长为37～60m，跟超前钻的结果比较吻合。
为了减少场地岩性变化大、砂土液化等不利因素造成的影响，采取了以下措施：
1）核心筒采用筏形承台来协调变形，并根据上部荷载的情况，采用不同直径的桩来协同受力。
2）适当加大承台的厚度。
3）桩身螺旋箍的加密段穿越液化层。
2．塔楼外基础选型和设计
塔楼范围外为纯地下室或1～2层的沿街商铺，上部结构荷载较小。由于地下水位较高，结构自重不能平衡水浮力，需进行抗浮设计。经与灌注桩基础对比后，最终采用了高强预应力混凝土管桩基础。通过调整桩的合理布置，既满足抗压的要求，又同时满足抗浮的要求。
本工程管桩桩径500mm，桩端持力层为强风化岩。单桩竖向抗压承载力特征值Ra=2000kN，单桩竖向抗拔承载力特征值Rta=450kN，有效桩长约9～25m。
四、超长地下室无缝结构设计
本工程地下室平面形状为矩形，长262.8m，宽87.1m，属超长结构。考虑到对建筑使用功能的影响和防水的要求，业主明确要求不设永久缝。但这个长度远远超过《混凝土结构规范》GB 50010规定的不设伸缩缝最大间距的限值。超长地下室不分缝，在施工或使用期间有可能产生温度裂缝或收缩裂缝。但考虑到地下室温差变化不是很大，最终不设缝。为了防止地下室开裂，保证正常使用，除采取材料措施、施工措施和设置后浇带后，本工程还采取了如下处理方法：
1）采用预应力技术
根据大量工程实际经验，首层楼板对温度变化是最敏感的。本工程地下室顶板室外部分采用框架梁+大板结构（板厚350m）的楼盖形式。为更好地解决首层楼板因温度应力引起的开裂，在楼板中沿纵横两个方向设置一束构造预应力筋。预应力筋是抗裂用，主要用于减少温度应力，以保证楼板在使用期间不出现裂缝。预应力筋采用后张有粘结法，预留孔采用镀锌波纹扁管，预应力筋设于楼板的半高处，直线型布置，间距1m。预应力筋采用φs15.2高强低松弛钢铰线，其抗拉强度标准值fptk=1860MPa。预应力筋的张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395MPa。板中预应力筋的张拉工作在后浇带（利用后浇带分段施工成连续预应力线）混凝土达到设计强度的80%后方可进行。这种做法已在多个工程项目中应用，效果较好。
2）设置变形凹槽
根据以往经验，地下室侧壁的开裂一般都是不规则的。变形凹槽就是利用热胀冷缩原理，有目的地使裂缝在变形凹槽处产生，以便排水和堵漏修复。本工程在底板、负一层和地下室侧壁的中间位置设置了一道1m宽的变形凹槽，如图4所示。该变形凹槽的设置，能让混凝土结构较充分地变形，减小结构内的应力。即使开裂，也是有规律的，即在变形凹槽处，方便修补。
五、结语
地下室的结构设计，特别是基础的选型和设计，必须根据工程的实际情况，综合经济性和施工工期，精心设计，不断优化，使项目达到安全经济、施工便利、节约工期的目的。
图4变形凹槽示意图
参考文献
[1] 高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002）[S].