某高層建筑地基設(shè)計(jì)實(shí)例分析

1、<p>　　某高層建筑地基設(shè)計(jì)實(shí)例分析</p><p>　　摘要：天然地基都有一定的承載力，當(dāng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)應(yīng)力超過天然地基的承載力時(shí)，如何能充分利用天然地基的承載力，同時(shí)使超過 </p><p>　　天然地基承載力的部分采用樁基承擔(dān)，使土的承載力得以充分發(fā)揮。本文通過工程實(shí)例闡述復(fù)合地基在工程上的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：復(fù)合地基；夯擴(kuò)樁；設(shè)計(jì)計(jì)

2、算；溶洞 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　1、剛性樁復(fù)合地基特點(diǎn) </p><p>　　剛性樁復(fù)合地基即是采用剛性樁增強(qiáng)天然地基的部分土體，通過設(shè)置于基礎(chǔ)和樁之間的褥墊層來使增強(qiáng)體和地基土共同承擔(dān)荷載的人工地基。夯擴(kuò)樁是沉管灌注樁的施工工藝與機(jī)械擠擴(kuò)樁的樁基基礎(chǔ)相結(jié)合的產(chǎn)物，即用柴油錘等將內(nèi)外雙管打入樁位，

3、采用夯擴(kuò)的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴(kuò)大成大頭形的一種樁型。它具有止淤止水，減少縮頸和斷樁，工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2剛性樁復(fù)合地基的工作機(jī)理 </p><p>　　剛性樁復(fù)合地基主要通過擠密(反映在樁土應(yīng)力比上)和置換(反映在置換率上)兩種途徑來大幅度地提高復(fù)合地基承載力。在外荷載作用下，復(fù)合地基中樁與土是在等變形條件下工作的。由于樁土剛度差異較大，樁身壓縮變形量小于樁間土的

4、壓縮變形量，兩者的差距需由樁與土的相對(duì)位移來完成。由于剛性樁樁土應(yīng)力及壓縮模量都較大，特別是樁端有好土?xí)r，將難于向下刺人滿足變形協(xié)調(diào)。因此，剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算中褥墊層的設(shè)置成為關(guān)鍵。有資料表明，調(diào)節(jié)褥墊層的厚度能明顯改變剛性樁復(fù)合地基的承載力與變形。剛性樁復(fù)合地基在加荷初期，是與基礎(chǔ)直接接觸的褥墊層受到垂直荷載的作用而壓縮，隨著進(jìn)一步的加荷，荷載將均勻地傳遞到樁頂及樁間土，由于面積置換率小，在加荷不大時(shí)樁土應(yīng)力比接近于1，這時(shí)絕大部

5、分荷載由樁間土承擔(dān)。隨著荷載增加，樁問土壓縮沉降加大，樁土應(yīng)力比隨之逐漸增大，上部荷載逐漸向樁轉(zhuǎn)移，通過褥墊層對(duì)荷載的調(diào)整作用，而使樁問土的承載力得以充分發(fā)揮，而大于樁間土承載能力的荷載由樁承擔(dān)，從而實(shí)現(xiàn)樁土共同作用。因此，剛性樁復(fù)合地基可通過增大樁徑、縮小樁間距來提高置換率；也可通過增加樁長，將樁打到硬土層來提高單樁承載力，大大提高樁土應(yīng)力比</p><p><b>　　3、工程概況 </b&g

6、t;</p><p>　　某建筑物地上16 層、一層地下室的住宅，樓高54.00m，一期地上總建筑面積112278 ?，地下總建筑面積為25604 ?。場(chǎng)地的復(fù)雜程度為二級(jí)，地基復(fù)雜程度為二級(jí)，建筑場(chǎng)地類別為三類，建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。地下室底板板厚400 mm，采用C30 微膨脹混凝土。 </p><p>　　4剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方案 </p><p>　

7、　根據(jù)補(bǔ)充施工勘探報(bào)告揭露的地質(zhì)，本場(chǎng)地的巖溶發(fā)育，鉆探見洞率高，場(chǎng)地的基巖變化起伏大。為避免基礎(chǔ)沉降大和地基承載力小的問題，根據(jù)復(fù)合地基的承載機(jī)理，決定對(duì)塔樓部分采用剛性樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)方案。選夯擴(kuò)樁做為剛性樁是因?yàn)槠湓跇抖诵纬蓴U(kuò)大頭，提高了樁端支承面積，同時(shí)夯擴(kuò)擠密了樁端土，增大了樁端阻力，最終使得樁承載力得到提高。采用樁身直徑500 mm，擴(kuò)大頭直徑為900mm的夯擴(kuò)樁，等邊三角形布樁，樁中心距為1.75m,樁端持力層為地質(zhì)資料中

8、③2、③3編號(hào)的粉質(zhì)粘土層或石灰?guī)r面，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為C25。由夯擴(kuò)樁單樁豎向承載力特征值公式Rk=πdΣLixqsa+π/4xD&sup2;xβxqpa根據(jù)鉆孔資料計(jì)算出Rk范圍在736kN~1183 kN,取所有鉆孔承載力計(jì)算的平均值為1000 kN。但因?yàn)榛A(chǔ)在溶洞發(fā)育地區(qū)，所以對(duì)Rk取調(diào)整系數(shù)0.6，則最后單樁豎向承載力特征值為600 kN。 </p><p>　　5剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì) &l

9、t;/p><p>　　針對(duì)盡可能減少主樓的地基沉降這一目的，選用φ600 的樁，以基底下17.1m的中粗砂層為樁端層，并要求進(jìn)入0.9m，設(shè)計(jì)樁長17.0m。樁頂以上鋪設(shè)100mm厚的級(jí)配砂石。計(jì)算得單樁承載力極限值Qu=2000kN，設(shè)計(jì)值R=1200kN，樁間土承載力設(shè)計(jì)值fsp=318 kPa，樁間土承載力折減系數(shù)β取0.7，計(jì)算得樁土面積置換率m=0.081，正方形布樁，計(jì)算樁中心距為1.87m 結(jié)合基礎(chǔ)形式

10、，實(shí)際采用矩形布樁，樁中心距為1.850m x1.825，樁土面積置換率為0.084。整個(gè)工程共布樁684根。 </p><p><b>　　5.1 設(shè)計(jì)計(jì)算 </b></p><p>　?。?）天然地基承載力特征值計(jì)算 </p><p>　　勘察報(bào)告中提供的淤泥質(zhì)土承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)值fak 為60kPa，基礎(chǔ)底面土的加權(quán)平均重度γm=6kN

11、/m&sup3;，地下室的抗浮水位的高程按地勘報(bào)告為±0.00m，基礎(chǔ)埋深d 為5.8m。對(duì)18 層且有1 層地下室的住宅塔樓，經(jīng)深寬修正后的承載力特征值為91kPa。 </p><p>　　根據(jù)廣廈軟件計(jì)算結(jié)果，建筑物每層結(jié)構(gòu)自重加活載按19kPa（考慮底板）計(jì)算，主樓地上18層，地下室1層共19層，則基底附加壓力Po=19x19-16x5.8=268kPa。則復(fù)合地基豎向承載力特征值fspk

12、應(yīng)不小于268 kPa。 </p><p>　　（2）樁間距的確定 </p><p>　　復(fù)合地基豎向承載力特征值公式如下： </p><p><b>　?。?-1） </b></p><p><b>　　（1-2） </b></p><p>　　式中： fspk――復(fù)合地基

13、承載力特征值（kPa）；m――樁土面積置換率；d ――樁身外直徑（m）；de――一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑（m），按等邊三角形布樁時(shí)，de可按1.05s取值；Ra――單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap――包括樁芯土在內(nèi)的樁橫截面全面積（m2）；β――樁間土承載力折減系數(shù)；fsk―― 修正后樁間土承載力特征值（kPa）；s――樁間距。 </p><p>　　由已知復(fù)合地基豎向承載力特征值，單樁豎向承載力特

14、征值和淤泥質(zhì)土承載力特征值可由公式1-1求出樁土面積置換率m；再由1-2公式即可確定樁間距 </p><p>　　復(fù)合地基豎向承載力特征值計(jì)算表 </p><p>　　則可初步確定樁間距為1.75m,此時(shí)復(fù)合地基承載力特征值為270 kPa。 </p><p>　?。?）樁身強(qiáng)度確定 </p><p>　　由樁身強(qiáng)度驗(yàn)算公式Ra≤ψc Ap

15、fc（式中ψc為工作條件系數(shù)取0.7）可得fc≥1000/(0.7x0.19625)=7.28N/mm&sup2;，查《混凝土規(guī)范》選用C25，fc=11.9N/mm&sup2;，滿足要求。 </p><p><b>　?。?）沉降計(jì)算： </b></p><p>　　復(fù)合地基的沉降計(jì)算采用分層總和法進(jìn)行，把總沉降量分為加固區(qū)的沉降S1和下臥層的沉降S

16、2，總沉降采用兩者之和。此處要注意的是由于復(fù)合地基加固區(qū)是土體和增強(qiáng)體共同承擔(dān)荷載，增加體和土體應(yīng)看做一個(gè)整體來考慮復(fù)合模量。由規(guī)范可知復(fù)合模量表達(dá)式為Esp= Es x(fspk / fak)，其中fak為天然地基土承載力特征值。限于篇幅不再演算計(jì)算過程，最終沉降滿足規(guī)范要求。 </p><p><b>　　3、結(jié)束語 </b></p><p>　　通過該工程設(shè)計(jì)可

17、初步得出以下體會(huì)： </p><p>　　(1)樁土共同作用是一個(gè)復(fù)雜過程，隨著沉降的發(fā)展，樁、土的荷載分擔(dān)不斷變化。為保證樁、土共同作用，使短樁和土的復(fù)合地基的承載力充分發(fā)揮，剛性樁(長樁)頂面與基礎(chǔ)底板間需有一定的褥墊層。褥墊層須密實(shí)、均勻。 </p><p>　　(2)剛性樁復(fù)合地基可以較好地發(fā)揮樁體和樁間土的效用。剛性疏樁可以減少復(fù)合地基及下臥層的壓縮量，達(dá)到控制沉降的目的。 &l

18、t;/p><p>　　(3)剛性樁復(fù)合地基在工程實(shí)際中，能有效降低造價(jià)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2002），中國建筑工業(yè)出版社, 2002 </p><p>　　[2] 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79