西安群光广场超深、超长地下室及基础设计

中图分类号：TU973+.35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0170-01

1.工程概况

本工程位于西安市东大街与南新街十字东北角，东临炭市街。总建筑面积约为214083.58m2，其中地上约109773.85m2，地下约104309.73m2。地上1～7层及地下1层为商业用房（包括商场、餐厅、电影院、宴会厅等），地下2～5层为停车库（地下5层局部为常6核6人防物资库 ）。建筑高度36m。结构形式为框架--剪力墙体系。

2.地质概况

本工程场地地面下50m深度范围内，地基土主要由填土、黄土、古土壤、砂层及粉质粘土组成。根据钻探结果、原位测试和土分析结果将地基土分为9层，现由上至下分层描述如下：填土①：主要是素填土；黄土② ：黄褐～褐黄色。饱和，软塑。针状孔隙发育，含铁锰质斑点及个别钙质结核，可见蜗牛壳碎片；古土壤③ ：红褐色～棕红色，可塑，局部软塑；粉质粘土④：黄褐色～褐黄色，可塑。含铁锰质斑点及个别钙质结核，偶见蜗牛壳碎片；粉质粘土⑤：灰黄色～黄褐色，上部局部灰黄色，硬塑～可塑。含铁锰质斑点及个别钙质结核，偶见蜗牛壳碎片；中细砂⑥：灰黄色，密实，饱和。颗粒纯净，矿物成分以长石、石英为主；粉质粘土⑦：黄褐色～褐黄色，硬塑，局部可塑。含铁锰质斑点及个别钙质结核，偶见蜗牛壳碎片；中细砂⑧：灰黄色，密实，饱和。颗粒纯净，矿物成分以长石、石英为主；粉质粘土⑨：黄褐～灰黄色，硬塑，局部可塑。含铁锰质斑点和钙质结核。勘察期间（2010年4月及2011年12月），实测场地地下水稳定水位埋深约在现地面下5.90～7.80m之间，相应标高397.81～399.57m。属潜水类型。

3.基坑支护

本工程基坑面积约为2万m2，平面基本呈矩形，尺寸约为119mx197m，基坑深度为-20.800. 因处于西安市中心的主干道东大街边上，场地周边环境非常复杂，西侧北段为立信大厦，该建筑基础埋深月12m；基坑南邻东大街，东侧为炭市街，西侧为南新街，基坑四周道路均为城市主要的商业街区，道路下管井错综复杂，最大埋深约5，基坑西南角为拟建的地铁3号线炭市街站入口。

4.地下室设计

4.1 地下室楼盖设计

该工程地下室功能较为复杂，需满足超市，车库、设备用房等建筑功能以及核六常六级人防物资库的要求。为有效的减少地下室工程造价，地下室层高均比较底。为满足建筑使用功能，本工程除正负零（即嵌固端）采用有梁体系，其它各层均采用无梁楼盖。无梁楼盖计算时考虑弹性板，采用总刚计算。

4.2 基础底板及侧墙设计

依据地质勘察报告结合本工程建筑埋深，地基可采用天然地基。持力层为粉质粘土④层。因地下室埋深较深，防水及排水应在设计中着重考虑。本工程基础主要采用筏板基础+柱墩，筏板高为1米，柱墩尺寸（主要）为2.6x2.6x0.6米。这种基础方案的优点是：

1）筏板基础+柱墩比一般厚筏板基础的经济指标更为优秀

2）柱墩处设置抗浮桩，能有效的保证抗浮桩受力的合理性。

3）柱墩高出筏板顶面的空间，建筑可利用此做砂石排水层。基础配筋计算时同时考虑水浮力作用下底板裂缝计算、人防荷载与水浮力组合的强度计算，用两者的包络值进行底板配筋设计。

因基坑支护方案的有效期仅为5年，地下室侧墙在设计时应按一般挡土墙考虑。计算时考虑水、土分算。采用理正结构工具箱 V5.62和TSSD 2012软件计算，采用包络设计原则，本工程挡土外墙主要截面尺寸由地下五层到一层分别为600、450、400、350、300。此处应注意几点：

1）荷载取值与一般建筑外挡墙不同，本工程地下水位较高，应注意地下水位以下的土压力采用水土分算，水位计算采用抗浮设计水位，地面活荷载取5.00kN/m2，地下水的侧压力系数为1.00，设计应注意混凝土抗渗等级；土的侧压力计算时当支护采用永久性钢筋混凝土桩时，考虑桩和挡墙的共同工作，土的侧压力系数取0.33，其余情况土的侧压力系数不小于0.50。水位较高时，土压力分项系数可取1.30，其余情况土压力的分项系数取1.35。

2）挡墙计算时应注意当有大洞口紧贴外挡墙时应注意计算模型支座假定的有效性。

3）设置伸缩节，即在连续墙中间设置凹形墙体，减少超长结构温度应力对墙体的不利影响。

4.3 抗浮设计

根据地勘报告，楼的正负零为406.70，地下水位抗浮计算时按402.00计算，本工程的基础底标高为-20.8m（385.900）。抗浮水位较高，自重无法抵抗水浮力，故全楼需考虑整楼抗浮。抗拔桩设计桩径为600mm，有效桩长为20m（查看地勘报告，桩端可进持力层⑦粉质粘土），桩侧摩阻力④～⑦分别为36，38，40，38，抗浮桩需按此参数折减0.8采用。故本工程简化可统一取37（特征值）。桩混凝土强度为C25，则基桩抗拔极限承载力标准值为 Tuk=∑λiqsikuili=0.75x37x3.14x0.6x20x0.8=836.5 kN 由非整体破坏控制，《建筑桩基技术规范》式5.4.5-1 uk=836.5x2=1673（极限标准值）； Gp=3.14x0.3x0.3x15x20=84.78

即Tuk/2+84.78=921.28 取900为单桩承载力标准值。抗浮桩配筋时，考虑抗浮桩的受力特征，采用三段式配筋。

4.4 超长混凝土结构设计

地下室平面长297m、宽197m，属超长混凝土结构。为保证地下室结构的防水效果，地下室部分未设伸缩缝。由于其长度远超混凝土规范要求的设缝间距，需采取一定的措使解决由于混凝土的温度收缩产生裂缝的问题。结合工程特征，解决措施有如下三点：

（1） 设置后浇带。合理的设置后浇带，可有效的减少混凝土结构由于温度、收缩不均可能产生的有害裂缝。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低时，可用浇筑水泥或水泥中掺微量铝粉的混凝土，其强度等级应比构件强度高一级，防止新老混凝土之间出现裂缝，造成薄弱部位。后浇带内的钢筋，采用不断开另设附加筋的方法，设置后浇带的位置、距离通过设计计算确定，其宽度考虑施工简便、避免应力集中，常为800～1200mm；在有防水要求的部位设置后浇带，应考虑止水带构造。

（2）加大加密配筋，设置温度应力钢筋均可增强砼结构对砼收缩的抵抗作用。本工程地下楼盖采用无梁楼盖，局部采用梁板体系。在满足计算结果的前提下均考虑0.25%配筋率的钢筋双层双向通长设置。

4.5 防水设计

根据《地下工程防水技术规范》（GB50018-2008），地下室防水设计和施工应遵循“防、排、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则，以达到防水可靠、经济合理的目的。本工程防水等级为一级，采用防水和疏、排水相结合的防水方式。根据建设方的要求，地下室须保持干爽，不得有任何渗水。设计采用的是结构自防水+柔性防水，底板面上设排水沟，及时排除底板及侧墙由于混凝土收缩裂缝、防水收口缺陷的渗水，由排水沟排入集水坑并及时抽出。其中结构自防水：地下室底板、侧壁采用抗渗等级为S10的防水混凝土，底板厚1000mm，侧壁后500～800mm；柔性防水：在底板及侧壁外侧采用3mm厚双面自粘聚合物改性沥青防水卷材，从工程竣工后地下室使用的效果来看，设置滤水层是非常有必要的，特别是对于地下室较深、地下水丰富、地下水位高的工程。