CFG樁_法_筏板基礎在高層建筑基礎中的應用案例分析(3頁).pdf
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2022-08-02
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1、 年第 期總第 期福建建筑 樁( 法)筏板基礎在高層建筑基礎中的應用案例分析李書華( 福建集泰建筑設計有限公司福建福州 )摘要: 本文通過 樁復合地基筏板基礎在高層建筑基礎中的應用案例分析, 驗證了 樁筏板基礎具有樁基無法賦有的優(yōu)點, 不僅提高了地基承載力, 而且減小了總沉降量。關鍵詞: 樁法復合地基筏板基礎地基承載力沉降量中圖分類號: 文獻標識碼:文章編號: ( ) ( ) : , , : 作者簡介: 李書華, 女, 大學本科, 工程師, 從事建筑結構專業(yè)設計工作。收稿日期: 工程概況本工程位于河北省某市, 為一高層建筑群, 層數(shù)為 層, 均為框架剪力墻結構體系, 部分樓群設有大底盤地下室。2、工程地質條件根據(jù)巖土工程勘察報告書, 本工程場地為多處內陸河形成的沖積、 湖積平原, 場地土主要為第四系全新統(tǒng)陸相沖積、 陸相沖積與沼澤相沖積及上更新統(tǒng)陸相沖積形成的粉土、 粉質粘土及粘土層, 自上而下揭露土層共層:第層為雜填土: 層厚約 , 以粘性土為主, 混粉土, 見碎青磚, 稍密, 稍濕濕。第層為粉土: 厚度約 , 黃褐色, 含云母、 氧化鐵, 具砂感, 中密, 濕很濕。干強度低, 韌性低。第層為粉質粘土: 厚度約 , 灰色, 可塑。稍有光澤, 干強度中等, 韌性中等。第層為粉土: 厚度約為 , 灰黃色, 含云母、 氧化鐵,具砂感, 中密, 濕很濕。干強度低, 韌性低。第層為粉質粘土: 3、厚度約為 , 褐黃色 , 含氧化鐵, 可塑。稍有光澤, 干強度中等, 韌性中等。可塑。第層為粉質粘土: 厚度約為 , 黃褐色, 含氧化鐵, 見姜石, 粘性較強, 可塑。稍有光澤, 干強度中等, 韌性中等。可塑。中部夾粉土。第層位粉質粘土夾粉土: 厚度約為 , 黃褐色, 含氧化鐵, 見姜石, 可塑。稍有關澤, 干強度中等, 韌性中等。中部夾多層粉土。第層為粉土: 厚度約為 , 褐黃色, 含云母、 氧化鐵, 見姜石, 砂性強, 密實, 很濕。無光澤, 干強度低, 韌性低。第層為粉質粘土: 最大揭露厚度為 , 黃褐色, 含氧化鐵, 見姜石, 硬塑。稍有光澤, 干強度中等, 韌性中等。表地基土承載力特4、征值 及壓縮模量 層號 ( ) ( ) 基礎選型與設計上述的地質資料顯示, 本場地揭示的天然地基巖性指標無法滿足高層建筑設計筏基的需求,須采用樁基礎或其它復合地基。 基礎的選型按巖土工程勘察報告的建議, 樁基礎型式采用預應力管樁基礎或鉆孔灌注樁基礎) 預應力高強混凝土管樁: 持力層取第層粉土, 經(jīng)計算,直徑 的預應力高強混凝土管樁單樁承載力特征 值為 , 樁長達 以上, 這樣將使得墻柱下所需樁數(shù)太多,群樁承臺面積也較大, 經(jīng)濟指標不好, 因此不宜采用。) 鉆孔灌注樁: 持力層取層粉土, 經(jīng)計算,直徑 的鉆孔灌注樁單樁承載力特征值為 , 單樁承載力與墻柱下軸力相差較大。另外大直徑樁, 對高層住宅5、建筑, 其柱網(wǎng)較小的樁基布置比較困難, 因此也不宜采用。) 經(jīng)水泥粉煤灰碎石樁法( 樁) 技術處理地基后, 采用筏板基礎。本場地土為中軟土, 淺層天然地基土承載力特征值僅為 , 經(jīng) 處理后的復合地基, 復合地基承載力特征值可達 , 能滿足地基反力的需要。結合 復合地基, 設置合適厚度的筏板基礎,既能充分發(fā)揮地基承載力、 調整不均勻沉降, 又能滿足地下室的功能要求, 且施工方便, 故采 年 期 總第 期李書華 樁( 法)筏板基礎在高層建筑基礎中的應用案例分析 用了這種基礎型式。 樁復合地基的計算與設計) 樁復合基礎承載力計算根據(jù)本工程需要, 采用 樁, 樁間距取 , 樁端持力層取第層粉質粘土夾粉6、土層, 樁長約 , 根據(jù)建筑地基處理技術規(guī)范( ) 中水泥粉煤灰碎石樁的復合地基承載力特征值計算公式: ( ) ( 式 )式中為單樁豎向承載力特征值: ( 式 ) 本工程計算得出 。 和值見表。表 樁樁周土的側阻力特征值 及樁端阻力特征值層號 ( ) ( ) 為樁的截面積, 本工程 為面積置換率, 本工程 ( 本工程為方形布置, )為樁間土承載力折減系數(shù), 宜按地區(qū)經(jīng)驗取值, 如無經(jīng)驗時可取 , 天然地基承載力較高時取大值。據(jù)文 分析: 影響值的因素有以下幾個因素: 成樁工藝的影響因素: 樁的成樁工藝分為長螺旋鉆孔成樁和振動沉管灌注成樁二種工藝。其中, 振動沉管灌注成樁對樁間土的擠密效果顯著,7、 提高了樁間土的強度, 因此用于中高壓縮性土,取值可取大; 反之, 在中高壓縮性土中采用長螺旋鉆孔成樁, 則值應取小值。對于密實度高的土質, 則應采用長螺旋鉆孔成樁, 以免振動機密造成土體破壞。置換率的影響因素: 隨著置換率的提高, 樁體承擔的荷載越大, 樁間土的承載力發(fā)揮越小, 從而應取小值。 褥墊層的影響因素: 褥墊層過薄, 樁頂應力過大, 樁的作用明顯, 但樁間土發(fā)揮不明顯; 反之, 褥墊層過厚, 樁頂應力減小, 樁間土應力較大, 沉降較大, 使樁間土容易破壞。因此,合理的設置褥墊層厚度有利于發(fā)揮樁和樁間土的承載力,值從而可取大值。本工程天然天然地基為中高壓縮性土, 采用振動沉管灌注樁,8、 置換率不大, 褥墊層厚度取 , 故按文 結論,值可取到 。計算出 , 地 基 平 均 反 力 初 步 計 算 , 滿足要求。) 褥墊層的設置合理厚度的褥墊層有利于樁土共同作用, 根據(jù)建筑地基處理技術 規(guī) 范 ( ) 規(guī) 定, 褥 墊 層 厚 度 宜 取 , 褥墊層材料采用砂石或碎石, 最大粒徑不超過 ,并級配良好, 不宜采用天然砂卵石。根據(jù)本工程各項指標, 褥墊層厚度取 , 采用砂石按級配回填。) 樁復合地基變形計算復合地基的沉降計算采用分層總和法 ()由復合地基加固區(qū)沉降量和下臥層沉降量兩部分組成。根據(jù) 建筑地基處理規(guī)范 ( ) 復合土層的分層與天然地基相同, 各復合土層的壓縮模量等于該層9、天然地基壓縮模量的倍,值可按下式確定: , 式中, 為基礎底面下天然地基承載力特征值( ) 。復合地基土層中的附加應力由樁間土應力、 樁側摩阻力及樁端阻力三項荷載產生。本工程計算深度取到復合土層的下一層第層粉土層, 計算出平均沉降量為 ,向傾角: , 向傾角: , 滿足規(guī)范要求。 復合地基承載力檢測建筑地基處理技術規(guī)范( ) 規(guī)定: 樁應采用復合地基載荷試驗; 試驗在基礎施工結束后, 應在樁身強度滿足試驗荷載條件時, 并宜在施工結束 天后進行; 試驗數(shù)量宜為總樁數(shù)的 , 且每個單體工程的試驗數(shù)量不應少于點。本工程共采用 根樁, 選取個點進行復合地基載荷試驗布置及試驗結果見圖、 圖:、為載荷試驗10、點圖 樁復合地基平面及載荷試驗點布置圖圖復合地基載荷試驗曲線由曲線可知: 在加荷至 及 時, 曲線并未出現(xiàn)屈服段, 可見 樁復合地基極限承載力達 以上, 折算為承載力特征值為 以上, 滿足設計要求。筏板基礎的設計筏板基礎分為平板式筏板基礎和梁板式筏板基礎, 本工程帶有地下室結構, 筏板基礎兼地下室底板, 且地基為 樁復合地基, 因此選擇平板式筏板更便于施工, 還可縮短施工工期。 筏板基礎的平面布置筏板基礎的平面尺寸根據(jù)地基土的承載力、 上部結構的布置及荷載分布等綜合因素確定 筏板平面的形心應與建筑重心盡可能的重合, 可通過變化筏板邊緣的出挑長度來調整基礎平面的形心位置 一般情況下, 出挑寬度為11、邊跨柱距的 。 年 期 總第 期李書華 樁( 法)筏板基礎在高層建筑基礎中的應用案例分析 筏板基礎的計算筏板基礎的厚度由抗沖切和抗剪強度確定, 柱底及剪力墻底傳遞豎向荷載相差較大, 為合理設計筏板厚度, 可采用薄板柱下( 剪力墻下) 設置厚板的型式 此厚板相當于柱墩或墻墩的作用。 ; 筏板厚度按經(jīng)驗值取地面上建筑層數(shù)估算, 每層預取筏板厚 , 本工程為 層, 故試算取 。筏板內力采用 系列軟件的 模塊中有限元法計算建筑上部層數(shù)為 層, 因此采用考慮上部剛度的有限元計算方法。計算筏板基礎的內力計算及驗算基礎變形, 關鍵在于選擇合理的地基基床系數(shù) 值。復合地基 值的計算主要有三種, () 計算法,12、( 式) ,由上部荷載確定,由分層總和法求得。() 樁載荷試驗確定,( 式) , 式中,、分別為 樁載荷試驗曲線圖中選取的計算點的壓力值( ) ,、分別為對應于、的沉降量。() 沉降觀測反演, 根據(jù)建筑沉降觀測最終沉降量值, 按式計算出值。根據(jù)文獻 結論, 選用() 和() 法計算出的值更接近實際。本工程設計過程中, 采用() 樁載荷試驗確定值,根據(jù)圖三個試驗點, 計算出 樁復合地基反力系數(shù)平均值為 。 筏板基礎的配筋筏板配筋應雙層雙向通長配筋, 局部不足處鋼筋加密, 柱( 剪力墻) 下墩基礎配筋詳下圖; 筏板厚度變化處采用斜角平滑過渡, 避免應力集中, 大樣詳圖。圖墻下厚板節(jié)點詳圖圖不同厚度13、筏板連接構造建筑物沉降觀測為了預防建筑物在施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降, 避免因沉降原因造成建筑主體結構破壞或產生影響建筑功能正常使用的裂縫, 施工過程中建筑物必須進行沉降觀測。本工程沉降觀測點及沉降觀測結果見圖、 圖:圖沉降觀察點平面布置圖圖建筑施工至竣工實測沉降值沉降觀測結果可看出, 本工程最大沉降量約為 ,遠小于建筑地基基礎設計規(guī)范( ) 中第 條要求的高層建筑基礎的平均沉降量 的規(guī)定; 建筑物最大的沉降差僅為 , 本建筑物總高度為 , 則傾斜角為 , 遠小于規(guī)范要求的 。由此可見, 配合經(jīng)過 樁處理的復合地基, 采用剛度大的筏板基礎, 明顯降低低建筑的總體沉降量及沉降差。結語 樁( 法)筏14、板基礎的組合設計, 使得高層建筑在無明顯樁基持力層的地質條件也能找到一個方便有效的基礎。 樁法復合地基不僅提高持力層承載力, 而且可擠密樁間土, 使得建筑沉降量大幅度降低。筏板基礎不僅基礎剛度好,還具有較好的防水功能, 因此 樁( 法)筏板基礎賦有樁基無法具備的優(yōu)點: 施工簡單, 施工工期短, 經(jīng)濟指標合理。因整體剛度大, 可協(xié)調不均勻沉降及變形。參考文獻 鄭炎斌 樁技術應用中高壓縮性土層的實踐探索福建工程學院學報, ( ) : , 地基基礎設計規(guī)范 技術手冊 莫莉, 白芳芳 樁復合地基基床系數(shù)研究 河南城建學院學報, () 范偉霞, 周建, 俞亞南, 等 樁復合地基承載力公式參數(shù)取值分析工業(yè)建筑, ()