高層建筑地下室主體結構施工探討

盧俊生

（陜西建森實業有限公司  710032   西安）

    隨著社會和經濟的發展，高層建筑越來越多。然而在土地資源日益緊張的今天，地下室面積約占整個建筑面積的10％左右，將建筑設備用房、地下消防水池和汽車停車位等多種功能集合在地下室中，滿足了建筑的功能和結構的需要。隨著建筑高度的日益增長，地下結構已向多層發展，其結構設計、施工及防水等日益成為建筑工程的熱點問題，地下室工程也成為了高層建筑設計和施工中的一個重要組成部分。由于地下室工程的施工環境特殊、隱蔽性大、涉及的工種多、施工復雜，也容易出現質量問題，因而對設計和施工有一定的特殊要求。本文綜合分析了地下室主體結構設計中應注意的問題，并對施工方法進行了探討。

1.地下室的主體結構設計

    隨著經濟的發展，技術的進步，現代高層建筑的地下室的層數越來越多。人們對地下空間的需求日益增多，導致裙房的底盤面積不斷增加，使得地下室的結構設計和施工建設越來越重要。地下室的結構設計，需要綜合考慮防火、使用功能、人防要求、設備用房及管道、坑道、排水、通風、采光等各專業的配合。地下室的主體結構設計主要包含：結構平面設計，抗震設計，地下室抗浮、抗滲設計和外墻結構設計。由于實際地下室設計過程中需要考慮的問題較多，主要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、人防設計等等諸多方面的因素，使得地下室的結構設計難度增大。

    建筑物的結構設計，不僅要求具有足夠的承載力，而且必須使結構具有足夠抵抗側力的剛度，使結構在水平力作用下所產生的側向位移限制在規定的范圍內�；�于上述基本原理， 地下室工程應該綜合分析結構的適用、安全、抗震等因素，在滿足建筑功能情況下，盡量減少平面扭轉對結構的影響。基礎形式的選擇，不單純是結構問題， 而且是一個綜合性的科學問題，不僅要考慮地基的承載能力， 結構的安全可靠，施工技術條件的可行，還要考慮造價上的經濟合理。由于基礎工程的造價在整個建筑總造價中占很大比例，在基礎承載力和沉降控制滿足設計要求之后， 經濟性就成為選擇基礎形式首先關注的問題。

2.合理選取基礎形式

    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，因此，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。目前高層建筑中比較常用的基礎型式有：筏板基礎、箱型基礎、樁筏基礎和樁箱基礎等。在選擇基礎形式時，根據建筑的實際地質條件和相應的計算方法進行綜合考慮。

    筏板基礎由底板、梁等整體組成。建筑物荷載較大，地基承載力較弱，常采用砼底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降。它是一個整體的板，樁與筏板為一個整體，能很好的抵抗地基不均勻沉降。笩板基礎是個整體的基礎，獨立基礎是每個柱子都有一個基礎。笩板基礎調整建筑物的不均勻沉降比獨立基礎好。獨立基礎多用于層數不多的框架或排架。是把柱下獨立基礎或者條形基礎全部用梁聯系起來，下面再整體澆注底板。一般說來地基承載力不均勻或者地基軟弱的時候用笩板型基礎。而且笩板型基礎埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎。

    箱型基礎主要是由鋼筋砼底板、頂板、側墻及一定數量縱墻構成的封閉箱體。當上部建筑物為荷載大、對地基不均勻沉降要求嚴格的高層建筑、重型建筑以及軟弱土地基上的多層建筑時，為增加基礎剛度，將地下室的底板、頂板和墻體整體澆筑成箱子狀的基礎，稱為箱型基礎。此基礎的剛度較大，抗震性能較好，有較好的地下空間可以利用，能承受很大的彎矩，可用于特大荷載且需設地下室的建筑。

    樁筏基礎是樁基和筏板基礎的合稱，樁基不是結構，是由于地基，而筏板是結構的組成部分，是基礎，對于有地下室的建筑經常用筏板基礎，如果荷載較大，地基土的承載力不能滿足承載力要求或者沉降要求，所采用的地基處理方式。樁筏基礎主要適用于軟土地基上的簡體結構、框剪結構，以便借助高層結構的巨大剛度來彌補基礎剛度的不足。不過若為端城樁基，則可用于框架結構。

    樁箱是基礎整體剛度大，可大大改善高層建筑的橫向整體傾斜，有效的調整或減小不均勻沉積，在高層建筑基礎中應用得越來越多，樁箱基礎的地基與上部結構相互作用共同工作的抗震性能得以大大提高。

3.施工方法

    不同結構的地下室設計其施工方法也不同。在設計方面，由于混凝土結構的設計理論與規范的成熟，建筑物的高度、混凝土用量、建筑面積都越來越大。施工質量日益成為人們關注的對象，在現有場地、工期等條件的限制下，通常采用逆作法施工。逆作法施工技術是高層建筑物目前最先進的施工技術方法。

    所謂的“逆作法”即先沿建筑物地下室軸線或周圍施工地下連續墻或其他支護結構，同時建筑物內部的有關位置澆筑或打下中間支承樁和柱，作為施工期間于底板封底之前承受上部結構自重和施工荷載的支撐。然后施工地面一層的梁板樓面結構，作為地下連續墻剛度很大的支撐，隨后逐層向下開挖土方和澆筑各層地下結構，直至底板封底。同時，由于地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創造了條件，所以可以同時向上逐層進行地上結構的施工。如此地面上、下同時進行施工，直至工程結束。逆作法可以分為全逆作法、半逆作法、部分逆作法、分層逆作法。逆作法施工可使建筑物上部結構的施工和地下基礎結構施工平行立體作業，在建筑規模大、上下層次多時，大約可節省工時1/3；減小對鄰近建筑的影響；最大限度利用地下空間，擴大地下室建筑面積等優點。

4.結論

    現代高層建筑由于地下工程龐大，地下室工程是高層建筑的關鍵之一，深入的研究地下室的主體結構設計，提高設計水平，克服外界因素的影響。在不同的場地，不同的地質條件下施工，應根據實際情況，采用不同的施工方法，制訂符合不同環境條件、設計和施工規范要求的切實可行的施工方案。使得地下室的建構能夠發揮最大的社會作用和經濟效益。

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)