樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)全過程

第四章根底方案評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)第一節(jié)巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)4.1.1各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)分層統(tǒng)計(jì)各土層物理力學(xué)性質(zhì)見表4-1表4-1各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果表地層名稱項(xiàng)目含水量w%濕重度γkN/m3孔隙比e塑限Wp%塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)Il壓縮模量MPa直剪內(nèi)聚力kPa內(nèi)摩擦角(φ度)②粉質(zhì)粘土n343434343434211717max32.9210.93123.923.40.7411.93618min16.518.10.62014.111.00.366.9128μ2619.220.75418.515.80.507.32213σ3.300.580.091.902.500.101.767.003.00δ0.130.030.120.100.160.200.240.340.22③粘土n909090909090524141max28.720.60.82424.924.60.2727.55422min17.5180.53313.811.60.0110.6218μ23.619.340.71619.418.30.2313.83616σ2.200.490.072.502.900.073.609.003.00δ0.090.030.090.130.160.280.260.240.18④殘積粘性土n353535353535211919max26.520.70.92623.125.70.4723.65020min15.417.70.50111.68.7-0.088.2179μ22.719.40.69818.117.10.2411.83516σ2.300.560.073.003.600.073.5811.003.00δ0.100.030.100.160.210.290.300.310.184.1.2各土層承載力特征值、壓縮模量〔變形模量〕綜合成果承載力特征值、壓縮〔變形〕模量等見表4-2表4-2承載力特征值、壓縮〔變形〕模量分層統(tǒng)計(jì)成果表地層編號(hào)層名室內(nèi)巖土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入綜合取值ak〔kPa〕Es〔MPa〕N(擊)ak〔kPa〕Es〔MPa〕ak〔kPa〕Es(1-2)〔MPa〕②粉質(zhì)粘土1907.37.416010.01708.0③粘土45013.816.845018.040016.0④殘積粘性土20011.821.026023.026012.0⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖42.9420E0=44.0⑥中風(fēng)化泥巖frk=5.86MPafa=1300kPa4.1.3樁基設(shè)計(jì)參數(shù)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)見表4-3表4-3樁基設(shè)計(jì)參數(shù)層號(hào)層名狀態(tài)鉆孔灌注樁長(zhǎng)螺旋壓灌樁qsia〔kPa〕qpa〔kPa〕qsia〔kPa〕qpa〔kPa〕②粉質(zhì)粘土可3829③粘土硬4939④殘積粘性土硬4536⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖硬6858900⑥中風(fēng)化泥巖中風(fēng)化17022001401800第三節(jié)樁根底設(shè)計(jì)4.3.1設(shè)計(jì)資料住宅樓高98.8m，33層，整體為一矩形，長(zhǎng)40m寬10m，占地面積400m2，每層荷重按16.0kN/m2考慮，那么建筑總載荷F=211200kN。結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻厚0.3m，長(zhǎng)10m，共8根底形式為鉆孔灌注樁，采用旋挖成樁工藝，泥漿護(hù)壁。承臺(tái)埋深1.5m。土層情況為：0~1.5粉質(zhì)粘土，厚度1.5m；1.5~7.2m粘土，厚度5.7m；7.2~11.2m殘積粘性土，厚度4m；11.2~19.7m強(qiáng)風(fēng)化泥巖，厚度8.5m；19.7m~中風(fēng)化泥巖。各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見本章第一節(jié)。4.3.2樁基持力層及樁長(zhǎng)確定根據(jù)工程地質(zhì)情況，選擇第⑥層中風(fēng)化泥巖為持力層，樁徑d=1m，承臺(tái)埋深1.5m，樁進(jìn)入持力層4.0m，深入承臺(tái)0.2m，那么樁長(zhǎng)4.3.3單樁承載力確實(shí)定一、單樁豎向極限承載力確實(shí)定根據(jù)上述條件，樁身周長(zhǎng)，樁端面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，有經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法公式：〔4.1〕式中—單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；、—分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；—樁身周長(zhǎng)；—樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；—樁周第i層土的厚度；—極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；—樁端面積。那么〔取值于表4-3〕二、單樁豎向承載力特征值確實(shí)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)〔4.2〕式中—單樁豎向承載力特征值；—平安系數(shù)。取平安系數(shù)=2，那么單樁豎向承載力特征值4.3.4總樁數(shù)、布樁及承臺(tái)尺寸確實(shí)定一、總樁數(shù)n因承臺(tái)尺寸未知，所以先初步確定樁數(shù)，待布樁完成并確定承臺(tái)尺寸后再驗(yàn)算樁數(shù)是否滿足條件〔4.3〕式中—總樁數(shù)；—建筑總載荷?？紤]到承臺(tái)重量等因素，取二、樁距s根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，兩樁中心距不宜小于樁身直徑的3倍，因而?。憾厴兜闹行牡匠信_(tái)邊緣距離不能小于樁的直徑，同時(shí)邊樁的外邊緣到承臺(tái)邊緣的距離不能小于150mm，故取邊距為500mm。三、承臺(tái)及樁的布置1.根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)及載荷要求，布置8個(gè)承臺(tái)，承臺(tái)均分載荷式中—承臺(tái)受建筑物載荷。每個(gè)承臺(tái)布樁8根。詳見附圖A承臺(tái)布置平面圖。2.承臺(tái)厚度樁基的承臺(tái)厚度應(yīng)該滿足柱〔墻〕對(duì)承臺(tái)的沖切承載力與基樁對(duì)承臺(tái)的沖切承載力要求。沖切破壞錐體采用自柱〔墻〕邊或者承臺(tái)變階處到相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的錐體，錐體斜面與承臺(tái)底面的夾角不應(yīng)小于45°。根據(jù)此規(guī)定及上文確定的樁距與邊距初步確定承臺(tái)形狀尺寸為：長(zhǎng)11.0m，寬5.0m，高1.0m。承臺(tái)結(jié)構(gòu)詳見附圖B承臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。4.3.5樁基承載力驗(yàn)算一、承臺(tái)及上覆土重承臺(tái)混凝土采用C35，取其重量為25kN/m3，暫不考慮鋼筋質(zhì)量，那么式中—承臺(tái)及上覆土重；—上覆土重度，取—承臺(tái)占地面積；—開挖深度。二、樁基承載力驗(yàn)算假設(shè)不考慮承臺(tái)效應(yīng)，根據(jù)上述條件可知復(fù)合樁基豎向承載力特征值為：而基樁載荷設(shè)計(jì)值式中—基樁載荷設(shè)計(jì)值。符合要求。樁基不受水平載荷。4.3.6樁基沉降驗(yàn)算建筑樁基沉降變形的計(jì)算值不應(yīng)大于其允許值。因承臺(tái)受力均勻，驗(yàn)算其中點(diǎn)處沉降是否符合要求即可：〔4.4〕〔4.5〕〔4.6〕式中—樁基最終沉降量〔mm〕—樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，沒有當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗(yàn)時(shí)按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第條確定；—樁基等效沉降系數(shù)，可按式〔4.5〕得出；—采用Boussinesq解，按實(shí)體深根底分層總與法計(jì)算出的樁基沉降量〔mm〕；—在載荷效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下承臺(tái)底的平均附加壓力；—樁基的沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)量；—樁端平面的載荷作用面到第i層土底面距離；—樁端平面載荷計(jì)算點(diǎn)到第i層土底面深度范圍內(nèi)的平均附加應(yīng)力系數(shù)，按照《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄D選用；—等效作用面以下第i層土的壓縮模量〔MPa〕，采用地基土在自重壓力到自重壓力加附加壓力作用時(shí)的壓縮模量；—矩形布樁時(shí)短邊布樁數(shù)，布樁不規(guī)那么時(shí)按式〔4.6〕確定，nb＞1；nb=1時(shí)，可按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算；、、—依據(jù)群樁距徑比sa/d、長(zhǎng)徑比l/d和根底長(zhǎng)寬比Lc/Bc，按照《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄E確定；、、—分別為矩形承臺(tái)的長(zhǎng)、寬和總樁數(shù)。根據(jù)條件，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)?。耗敲础踩≈涤诒?-2〕：因建筑物高度，那么需，滿足要求。4.3.7樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、配筋設(shè)計(jì)采用強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，縱筋采用級(jí)。結(jié)合條件：軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值縱筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值構(gòu)件截面面積計(jì)算長(zhǎng)度因那么查表可知穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)公式(4.7)式中—軸向壓力承載力的設(shè)計(jì)值；0.9—可靠度調(diào)整系數(shù)；—鋼筋混凝土的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；—混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—構(gòu)件截面面積；—縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—全部縱向鋼筋的截面面積。可求得縱筋截面面積為負(fù)值，那么采用最小配筋率配筋如果采用1420，可以。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)箍筋的要求，選用HPB300級(jí)，直徑6mm，間距200mm的螺旋式箍筋，保護(hù)層厚度取50mm。詳見附圖C單樁及承臺(tái)配筋圖。二、樁身承載力驗(yàn)算依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足：〔4.8〕式中—荷載效應(yīng)根本組合下樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值；—基樁成樁的工藝系數(shù)，按《建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第條確定；—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—樁身截面面積。結(jié)合設(shè)計(jì)條件，取=0.8那么滿足要求。4.3.8承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算上文初步確定了承臺(tái)尺寸：長(zhǎng)11.0m，寬5.0m，高1.0m。詳見附圖B承臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，承臺(tái)主體混凝土采用C35級(jí)，保護(hù)層取200mm，其下做100mm厚C7.5素混凝土墊層。一、受彎計(jì)算和承臺(tái)配筋兩樁條形承臺(tái)與多樁矩形承臺(tái)的彎矩計(jì)算截面應(yīng)取在柱邊與承臺(tái)的變階處。結(jié)合附圖B承臺(tái)構(gòu)造圖與圖4-1〔第21頁〕承臺(tái)彎矩計(jì)算示意圖，按照以下公式〔4.9〕〔4.10〕式中、—分別為繞X軸、Y軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；、—垂直Y、X軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；—不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下第i基樁或者復(fù)合基樁的豎向反力設(shè)計(jì)值。1.因沿X方向樁基均在剪力墻載荷以內(nèi)，承臺(tái)不受彎矩作用，按最小配筋率配筋：選用級(jí)鋼筋，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為。那么沿X方向布設(shè)鋼筋截面面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，假設(shè)取間距為175mm,那么實(shí)際配筋2722的鋼筋，，配筋率滿足要求。2.求得Y方向彎矩沿Y方向布設(shè)鋼筋截面面積根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，假設(shè)取間距為200mm,那么實(shí)際配筋5120的鋼筋，，配筋率偏小，取5320那么=0.151%，滿足要求。詳見附圖C單樁及承臺(tái)配筋圖。二、受沖切計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)1.承臺(tái)受剪力墻沖切承載力可按以下公式計(jì)算：〔4.11〕〔4.12〕〔4.13〕式中—不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下作用在沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計(jì)值；—承臺(tái)受沖切承載力截面高度的影響系數(shù)，時(shí)取0.1，時(shí)取0.9，其間按線性內(nèi)插法取值；—柱〔墻〕沖切系數(shù)；—承臺(tái)沖切破壞椎體有效高度一半處的周長(zhǎng)；—承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—承臺(tái)沖切破壞椎體有效高度；—不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，載荷效應(yīng)根本組合下的柱或墻底的豎向荷載設(shè)計(jì)值；—不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)根本組合下的沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合樁基的反力設(shè)計(jì)值的和?！獩_垮比，，為柱〔墻〕邊或者承臺(tái)變階處至樁邊水平距離；時(shí)取0.25,；時(shí)取1.0；結(jié)合附圖B承臺(tái)構(gòu)造圖與圖4-2〔第21頁〕柱對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算示意圖：X方向基樁均在剪力墻受力范圍內(nèi)，不受沖切作用；Y方向沖切承載力：求得滿足要求。三、受剪計(jì)算根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，承臺(tái)斜截面的受剪承載力按照下式計(jì)算：〔4.14〕〔4.15〕〔4.16〕式中—不計(jì)承臺(tái)及上覆土重，載荷效應(yīng)根本組合下，斜截面的最大剪力設(shè)計(jì)值；—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—承臺(tái)計(jì)算截面處計(jì)算寬度；—承臺(tái)計(jì)算截面處有效高度；—承臺(tái)剪切系數(shù)；—計(jì)算截面剪跨比，，，此處，為柱〔墻〕邊或承臺(tái)變階處至Y