某高層建筑地基設計實例分析

1、<p>　　某高層建筑地基設計實例分析</p><p>　　摘要：天然地基都有一定的承載力，當設計的基礎應力超過天然地基的承載力時，如何能充分利用天然地基的承載力，同時使超過 </p><p>　　天然地基承載力的部分采用樁基承擔，使土的承載力得以充分發(fā)揮。本文通過工程實例闡述復合地基在工程上的應用。 </p><p>　　關鍵詞：復合地基；夯擴樁；設計計

2、算；溶洞 </p><p>　　中圖分類號：TU4 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　1、剛性樁復合地基特點 </p><p>　　剛性樁復合地基即是采用剛性樁增強天然地基的部分土體，通過設置于基礎和樁之間的褥墊層來使增強體和地基土共同承擔荷載的人工地基。夯擴樁是沉管灌注樁的施工工藝與機械擠擴樁的樁基基礎相結合的產物，即用柴油錘等將內外雙管打入樁位，

3、采用夯擴的方式將樁端現(xiàn)澆混凝土擴大成大頭形的一種樁型。它具有止淤止水，減少縮頸和斷樁，工程造價低等優(yōu)點。 </p><p>　　2剛性樁復合地基的工作機理 </p><p>　　剛性樁復合地基主要通過擠密(反映在樁土應力比上)和置換(反映在置換率上)兩種途徑來大幅度地提高復合地基承載力。在外荷載作用下，復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位移來完成。由于剛性樁樁土應力及壓縮模量都較大，特別是樁端有好土時，將難于向下刺人滿足變形協(xié)調。因此，剛性樁復合地基設計計算中褥墊層的設置成為關鍵。有資料表明，調節(jié)褥墊層的厚度能明顯改變剛性樁復合地基的承載力與變形。剛性樁復合地基在加荷初期，是與基礎直接接觸的褥墊層受到垂直荷載的作用而壓縮，隨著進一步的加荷，荷載將均勻地傳遞到樁頂及樁間土，由于面積置換率小，在加荷不大時樁土應力比接近于1，這時絕大部

5、分荷載由樁間土承擔。隨著荷載增加，樁問土壓縮沉降加大，樁土應力比隨之逐漸增大，上部荷載逐漸向樁轉移，通過褥墊層對荷載的調整作用，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，從而實現(xiàn)樁土共同作用。因此，剛性樁復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 ?。場地的復雜程度為二級，地基復雜程度為二級，建筑場地類別為三類，建筑物地基基礎設計等級為乙級。地下室底板板厚400 mm，采用C30 微膨脹混凝土。 </p><p>　　4剛性樁復合地基設計方案 </p><p>　

7、　根據補充施工勘探報告揭露的地質，本場地的巖溶發(fā)育，鉆探見洞率高，場地的基巖變化起伏大。為避免基礎沉降大和地基承載力小的問題，根據復合地基的承載機理，決定對塔樓部分采用剛性樁復合地基的設計方案。選夯擴樁做為剛性樁是因為其在樁端形成擴大頭，提高了樁端支承面積，同時夯擴擠密了樁端土，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，擴大頭直徑為900mm的夯擴樁，等邊三角形布樁，樁中心距為1.75m,樁端持力層為地質資料中

8、③2、③3編號的粉質粘土層或石灰?guī)r面，樁身混凝土強度等級均為C25。由夯擴樁單樁豎向承載力特征值公式Rk=πdΣLixqsa+π/4xD&sup2;xβxqpa根據鉆孔資料計算出Rk范圍在736kN~1183 kN,取所有鉆孔承載力計算的平均值為1000 kN。但因為基礎在溶洞發(fā)育地區(qū)，所以對Rk取調整系數0.6，則最后單樁豎向承載力特征值為600 kN。 </p><p>　　5剛性樁復合地基設計 &l

9、t;/p><p>　　針對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，并要求進入0.9m，設計樁長17.0m。樁頂以上鋪設100mm厚的級配砂石。計算得單樁承載力極限值Qu=2000kN，設計值R=1200kN，樁間土承載力設計值fsp=318 kPa，樁間土承載力折減系數β取0.7，計算得樁土面積置換率m=0.081，正方形布樁，計算樁中心距為1.87m 結合基礎形式

10、，實際采用矩形布樁，樁中心距為1.850m x1.825，樁土面積置換率為0.084。整個工程共布樁684根。 </p><p><b>　　5.1 設計計算 </b></p><p>　?。?）天然地基承載力特征值計算 </p><p>　　勘察報告中提供的淤泥質土承載力特征值的經驗值fak 為60kPa，基礎底面土的加權平均重度γm=6kN

11、/m&sup3;，地下室的抗浮水位的高程按地勘報告為±0.00m，基礎埋深d 為5.8m。對18 層且有1 層地下室的住宅塔樓，經深寬修正后的承載力特征值為91kPa。 </p><p>　　根據廣廈軟件計算結果，建筑物每層結構自重加活載按19kPa（考慮底板）計算，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。則復合地基豎向承載力特征值fspk

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

13、承載力特征值（kPa）；m――樁土面積置換率；d ――樁身外直徑（m）；de――一根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑（m），按等邊三角形布樁時，de可按1.05s取值；Ra――單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap――包括樁芯土在內的樁橫截面全面積（m2）；β――樁間土承載力折減系數；fsk―― 修正后樁間土承載力特征值（kPa）；s――樁間距。 </p><p>　　由已知復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>　　復合地基豎向承載力特征值計算表 </p><p>　　則可初步確定樁間距為1.75m,此時復合地基承載力特征值為270 kPa。 </p><p>　?。?）樁身強度確定 </p><p>　　由樁身強度驗算公式Ra≤ψc Ap

15、fc（式中ψc為工作條件系數取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>　　（4）沉降計算： </b></p><p>　　復合地基的沉降計算采用分層總和法進行，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合地基加固區(qū)是土體和增強體共同承擔荷載，增加體和土體應看做一個整體來考慮復合模量。由規(guī)范可知復合模量表達式為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算過程，最終沉降滿足規(guī)范要求。 </p><p><b>　　3、結束語 </b></p><p>　　通過該工程設計可

17、初步得出以下體會： </p><p>　　(1)樁土共同作用是一個復雜過程，隨著沉降的發(fā)展，樁、土的荷載分擔不斷變化。為保證樁、土共同作用，使短樁和土的復合地基的承載力充分發(fā)揮，剛性樁(長樁)頂面與基礎底板間需有一定的褥墊層。褥墊層須密實、均勻。 </p><p>　　(2)剛性樁復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合地基及下臥層的壓縮量，達到控制沉降的目的。 &l

18、t;/p><p>　　(3)剛性樁復合地基在工程實際中，能有效降低造價，具有較好的經濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB 50007-2002），中國建筑工業(yè)出版社, 2002 </p><p>　　[2] 《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79