關(guān)于剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)實(shí)例分析

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1、關(guān)于剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)實(shí)例分析本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)剛性樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)，闡述了采用夯擴(kuò)樁作剛性樁的復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思路和計(jì)算過(guò)程，結(jié)果表明這種地基處理方案有效解決了該巖溶地區(qū)地基承載力小和沉降大的問(wèn)題，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益關(guān)鍵詞：高層建筑，剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)近年來(lái)復(fù)合地基技術(shù)發(fā)展迅速，在以砂石樁為代表的柔性樁復(fù)合地基日漸成熟的情況下，以素混凝土樁為代表的剛性樁復(fù)合地基的應(yīng)用也有逐漸推廣之勢(shì)。由于剛性樁復(fù)合地基的作用機(jī)理和樁基礎(chǔ)類(lèi)似，因而有人認(rèn)為它不是復(fù)合地基而是樁基礎(chǔ)。規(guī)范規(guī)定高層建筑中的箱基必須有一定的埋深，以抵抗外部水平力對(duì)建筑物的傾覆作用。采用樁箱基礎(chǔ)時(shí)，樁基礎(chǔ)本身具有一定

2、的抗水平力能力，通過(guò)相關(guān)的驗(yàn)算，就可以突破規(guī)范的限制。此時(shí)樁基礎(chǔ)就起了加深基礎(chǔ)的作用。在一些采用高承臺(tái)樁基礎(chǔ)的建筑物或橋梁工程中，樁基礎(chǔ)的“基礎(chǔ)”作用就體現(xiàn)的比較充分了。因此說(shuō)樁基礎(chǔ)是一種“深基礎(chǔ)”，而復(fù)合地基是一種“地基”，基本沒(méi)有抗傾覆的能力。以此來(lái)區(qū)分樁基礎(chǔ)和復(fù)合地基就比較直觀了，也較容易理解。剛性樁復(fù)合地基至少是地基的一種。但在承受上部結(jié)構(gòu)豎向荷載及基礎(chǔ)自重時(shí)，剛性樁復(fù)合地基與復(fù)合樁基在作用機(jī)理、變形性狀，單樁受力狀態(tài)及設(shè)計(jì)思想等方面都比較類(lèi)同；與傳統(tǒng)的以柔性樁為代表的復(fù)合地基作用機(jī)理和設(shè)計(jì)思想反而差別較大。1.剛性樁復(fù)合地基特點(diǎn)　　剛性樁復(fù)合地基即是采用剛性樁增強(qiáng)天然

3、地基的部分土體，通過(guò)設(shè)置于基礎(chǔ)和樁之間的褥墊層來(lái)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，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)。2.工程概況　　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(lèi)別為三類(lèi)，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400mm，采用C30微膨脹混凝土。2.1剛性樁復(fù)合地

4、基設(shè)計(jì)方案　　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(jiàn)洞率高，并且場(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(wèn)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500mm，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/

5、4xD2xβxqpa根據(jù)鉆孔資料計(jì)算出Rk范圍在736kN~1183kN,取所有鉆孔承載力計(jì)算的平均值為1000kN。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600kN2.2剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)　　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(zhǎng)17.0m。樁頂以上鋪設(shè)100mm厚的級(jí)配砂石?！　∮?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=318kPa，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

6、，正方形布樁，計(jì)算樁中心距為1.87m結(jié)合基礎(chǔ)形式，實(shí)際采用矩形布樁，樁中心距為1.850mx1.825，樁土面積置換率為0.084。整個(gè)工程共布樁684根。2.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)天然地基承載力特征值計(jì)算　　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/m3，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。(2)復(fù)合地基豎向承載力特征值計(jì)算　　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

7、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應(yīng)不小于268kPa。(3)樁間距的確定　　復(fù)合地基豎向承載力特征值公式如下：;(1-1)m=d2/;(1-2)　　式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值(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