《北京市A小高層住宅樓復合地基設計（附設計圖）》6000字（論文）

北京市A小高層住宅樓復合地基設計在地基基礎設計中，經(jīng)常會用到灌注樁和擠密砂樁的技術(shù)。本文是對北京市A高層住宅的地基基礎進行設計，根據(jù)已有的地質(zhì)勘探報告，淺土層含對土層類別進行初步判斷，進而再通過標準貫入度實驗來驗證是否液化。然后將混凝土灌注樁作為上部結(jié)構(gòu)的基礎，接著驗算樁基礎承載力。最后計算承臺的設計與配筋。使地基符合關(guān)鍵詞：灌注樁；擠密砂樁；承臺設計計算；土層液化 第二章工程概況 32.1上部結(jié)構(gòu) 42.1.1上部結(jié)構(gòu)概況 42.1.2柱荷載基本數(shù)據(jù) 42.2建筑場地資料 2.2.1各層土物理性質(zhì) 2.2.2持力層 2.2.3地下水 62.2.4抗震設防烈度及地震動參數(shù) 62.3地震液化判別 62.3.1液化初步判別 62.3.2標準貫入實驗液化判別 62.4地基方案的確定 第三章擠密砂樁設計 93.1擠密砂樁工作機理 93.2擠密砂樁的詳細計算與設計 93.2.1樁長和直徑的確定 93.2.2樁的平面設計 93.2.3處理寬度的確定 93.3復合地基承載力 3.4處理后地基液化的檢驗 第四章承載力設計與驗算 4.1選定樁型、樁長和樁身構(gòu)造 4.1.1選定樁型 4.1.2選定基礎樁的幾何形狀和承臺埋置深度 4.3確定樁數(shù)及承臺底面尺寸 第五章承臺設計 5.1承臺承載力及配筋 5.2承臺受沖切力的驗算 5.2.1柱沖切 5.2.2角樁沖切 第六章工程造價 第七章結(jié)論 24附錄一承臺A類型 附錄二承臺B類型 附錄三承臺C類型 附錄四承臺D類型 附錄七外文原文及中文翻譯………隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，某些原本不適于建設建筑物的場地如軟弱地基或某些特殊性土，通過樁基礎減少建筑物的沉降，使中高層住宅樓在城市中得到了快速發(fā)展。當?shù)鼗喜坑休^厚的軟土層，為滿足沉降和承載力的要求，通常需要深基礎，比如樁基礎，灌注樁是現(xiàn)代工程中常用的樁型。灌注樁具有以下幾方面的優(yōu)點：第一，灌注樁可適用于不同種類的土層；第二，樁長可以更好的是適應于持力層的變化，沒有接頭也不需要截樁；第三，當采用挖空灌注樁或者是使用大直徑鉆孔時具有較大的總承載力；第四，相比預制樁，灌注樁的成本更具經(jīng)濟適用性。擠密砂樁的作用：一是利用振動器將樁管打下土層中成孔，振動填入骨料成樁，擠密樁間土來密實土基；二是排水、減壓作用，利用在地基中形成的滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，有效地消除和防止超孔隙水壓力增高和砂土產(chǎn)生液化，并可加快地基的排水固結(jié)本文是對北京市A高層公寓樓住宅區(qū)2號樓的地基進行復合樁基設計。場區(qū)土層屬第四系沖洪積層，位于開放路13號院。場地平整，無起伏。經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，第I層土為填土，結(jié)構(gòu)松散.第Ⅱ?qū)油翞轱柡头凵?第Ⅲ層土為粘質(zhì)粉土，第IV層土為細砂，第V、VI層土為粉質(zhì)為防止上部土層液化，需通過擠密砂樁對上部易液化的土層進行處理，然后選用混凝土灌注樁作為建筑基礎，從而達到設計要求。根據(jù)《建筑地基基礎設計規(guī)范》,需要滿足承載力和地基沉降要求，不影響正常使用，將樁基礎安全等級分為三級，本項目設計等級為乙級。第2章工程概況2.1上部結(jié)構(gòu)2.1.1上部結(jié)構(gòu)概況本小區(qū)位于青春路13號院子，附存于潮白河沖洪積作用形成的砂以及砂卵卵石中，該區(qū)為單一水層，地質(zhì)條件普遍較好。擬建設11層住宅樓。長42m,寬15m?？傮w施工面積為6930m2。根據(jù)《住宅設計規(guī)范》設每一層高度為3m,每棟樓總體高度33m。依據(jù)地質(zhì)條件，選用樁基礎。可采用尺寸為500mm×500mm的柱子。2.1.2柱荷載基本數(shù)據(jù)計算承載力，可以依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[4]驗算。表2-1是本設計柱荷載數(shù)據(jù)。載號123456789表2-2物理性質(zhì)數(shù)據(jù)層號成因年代濕度強度量天然密度飽和度S孔隙比e塑限塑性指數(shù)指數(shù)量(Kpa)①土人工堆積層稍濕較軟②粉砂積層飽和硬//////③土積層稍濕較軟④細砂積層濕硬//////⑤土積層很濕硬塑⑥土積層濕中⑦卵石積層干塑//////表2-2物理力學性質(zhì)指標(續(xù)表)層號天然快剪樁的極限側(cè)阻力特征值(kPa)粘聚力)內(nèi)摩擦角①9//②粉砂0/③/④細砂0/⑤/⑥/⑦卵石02.2.2選擇持力層由地質(zhì)勘探得知的各土層物理狀況以及相應的力學性質(zhì)，地基土的材質(zhì)中，上土，粉土，砂土等，并且含水量較高，無法承受較高的承載力，而最底層為卵石層，卵石層2.2.3地下水的影響通過查閱該地區(qū)水文地質(zhì)資料，可知該場地地下水主要為孔隙承壓水和孔隙潛水。通過將該場地的水文地質(zhì)資料與《巖土工程勘察規(guī)范》5比對，該地區(qū)的地下水對鋼筋的腐蝕作2.2.4場地地震數(shù)據(jù)京抗震烈度為8度，可設計施工場地分組為第一組，根據(jù)規(guī)范可設地震加速值為0.2g。2.3.1初步判斷可以依據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》[6對液化進行初步判如果計算結(jié)果滿足(1)式，那么可判斷該土層為液化層。取中點為判別點，初步設計第②層標準貫入度錘擊數(shù)為10擊，第④層土的標準貫入的錘擊數(shù)為24擊。首先利用式(2)對第②層進行判別：dg=3.95mdw=1.0mpc=3帶入式(2)中ds=11.0mdw=1.0mpe=3帶入式(2)中2.4地基方案的確定經(jīng)計算可得知該建筑場地的第二層易發(fā)生液化，為減少液化發(fā)生的可能性，可用擠密砂因地基土上部土體不能滿足承載力要求，所以不能選用淺基礎。而樁基礎能彌補這方面的不足，減少沉降，同時具有良好的抗震性能，且如今樁基礎技術(shù)已經(jīng)很成熟，并符合經(jīng)濟由《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)(地基與基礎)》[8可知，該住宅樓無需計算3.1擠密砂樁工作機理擠密砂樁的作用：用沉管灌注樁設備，將管中的砂石料從管底部入地下預定深度，然后引入壓縮空氣，邊振邊提或提提停停，將管中的砂石料從管底端活門壓出并不斷補充，直至形成擠密砂樁體，阻止孔隙水增壓并降低砂土液化發(fā)生的可能，同時3.2擠密砂樁的詳細計算與設計3.2.1樁長和直徑的確定根據(jù)《復合地基技術(shù)規(guī)范結(jié)構(gòu)規(guī)范》19,根據(jù)場地地質(zhì)資料可選樁直徑d=500mm,而樁長需要根據(jù)土層厚度來確定。由上文液化判斷，第二層可能發(fā)生液化，因此可設計擠密砂樁長度為2.6+2.7=5.3m。3.2.2樁的平面設計本設計根據(jù)場地情況采用正方形布置，樁距取Sa=3d=150d為一個面積和每根砂樁所能控制面積相等的圓的直徑，由正方形布置可知，m=d2/d2=5002/16502=0.083.2.3處理寬度的確定3.2.4墊層處理根據(jù)《復合地基技術(shù)規(guī)范》,將擠密砂樁布置完成之后，為擴散頂層壓力，還應設置厚因現(xiàn)場載荷實驗不具有經(jīng)濟適用性，相比之下，采用經(jīng)驗公式法來進行計算是最為合理的方法。fspk為復合地基的承載力的特征值；fsk為樁間承載力特征值；n為樁間土應力比，對于砂土可取1.5至3.0。第二層：f=[1+m(n-1]fk=[1+0.087×(3-1)]×3第二層：dg=3.95dw=1.0mp=3d=500mm帶入式(2)得：由上式可判斷第二層為非液化層，符合要求。4.1樁長、樁型和樁身構(gòu)造的確定4.1.1樁身的確定由勘探資料可知，該場地上部土層承載力較低，為滿足承載力要求，可選用樁基礎。同時又因荷載較大，采用混凝土灌注樁可滿足要求。4.1.2樁的幾何形狀和承臺埋置深度的確定由地質(zhì)勘探報告可知第七層為卵石層，硬度高，承載力良好，可選為持力層。依據(jù)《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)(地基與基礎)》[86.2.3條可知，堅硬巖貫入深度不應小于0.2d且不易小于0.2m,本設計端樁進入持力層1.5m,由地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)可知含水量高的的土層厚度為2.4m,埋置深度可設為2.5m,為滿足承載力和埋置深度要求，設長度為H=2.6+2.7+4.3+2.8+2.4+2.4+1.5-2.5=16.2m。依規(guī)范可知，可以選用樁徑4.1.3選定樁身構(gòu)造根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》19有關(guān)規(guī)定來確定基礎樁的構(gòu)造：1)混凝土保護層的厚度取50mm滿足要求；2)焊接加勁箍筋取φ16@200,螺旋箍筋φ6.5@100能夠滿足要求；3)縱筋取8φ16時，滿足配筋率0.8%的要求。4.2單樁極限承載力特征值計算根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》19:式中：K為安全系數(shù)，取K=2。4.3樁的數(shù)量及承臺尺寸的確定依據(jù)《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)(地基與基礎)》[8可知，先取樁的中心距為3d=1.5m,高度為1.0m,埋置深度為2.5m,有效高度為0.95m,土層平均重度可取為20kN。經(jīng)過計算，樁數(shù)可以取n=4,如圖4-1所示。過4.3.3C類型經(jīng)過計算，樁數(shù)可以取7,如圖4-3所示經(jīng)過計算，樁數(shù)可以取8,如圖4-4所示o4.3.5E類型經(jīng)過計算，樁數(shù)可以取9,見4-5示意圖5.1承臺受彎承載力及設計配筋M=可以選用28根直徑為20mm的鋼筋，平行于y軸布置5.2承臺受沖切力的驗算5.2.1柱沖切則F=F-N=4945.9-989.2=395.2.2驗算角樁沖切依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[9計算公式如下：將下列數(shù)據(jù)代入公式：5.2.3抗剪驗算依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[9計算公式如下：對于x軸方向：對于y軸方向：βnsof,b?h?=0.958×0.88×4.0×1100×第六章工程造價設計鉆孔混凝土樁140根，樁徑φ500mm,設計樁長16.2m,入巖1.5m,自然地面標高砼充盈系數(shù)為1.1,每根樁鋼筋用量為0.750t。以自身的黏土及灌入的自來水進行護壁，砌泥漿池，泥漿外運按3KM6.1工程量計算(5)泥漿外運：458.833+41.213=500.046m36.2確定定額基價6.3各工程項目造價(1)鉆土孔：458.833×177.38=81387.798元(2)鉆巖孔：794.58×41.213=32747.026元(3)土孔灌C25混凝土：417.62×307.13=128263.631元(4)巖石孔灌C25混凝土：41.213×272.07=11212.821元(5)泥漿外運：500.046×76.45=38228.517元清單工程量：15.2×140=2128清單綜合單價m第七章結(jié)論本文是對北京市A小高層住宅樓進行地基設計，該場區(qū)土層上部為含水量較高的粉質(zhì)黏土和細砂，不能滿足承載力要求，因此不能作為持力層，同時為防止發(fā)生液化現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)在進行灌注樁設計時，首先通過標準貫入度實驗判斷出第二層土會止液化現(xiàn)象的發(fā)生，通過擠密砂樁對其處理。同時選第七層穿過不良土層進入巖層，可大大提承載力，然后通過設計[1]龔曉南.地基處理手冊[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2000[2]Phoon,K.K.,Kulhawy,F.H.,andGrigoriu,M.D.(1995)Reliability-baseddesignoffoundationsfortransmissionlineAlto,ReportTR-105000.[3]中國建筑工業(yè)出版社.住宅設計規(guī)范(GB50096-2011).中國建筑工業(yè)出版社.2011[4]中國工程建設標準化協(xié)會.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012).中國建筑工業(yè)出版社，2012[5]中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2017).中國建筑工業(yè)出版社，2017[6]中國建筑工業(yè)出版社.建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2010).中國建筑工業(yè)出版社，2010[7]中華人民共和國建設部.中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2[8]中國計劃出版社.全國民用建筑工程設計技術(shù)措施結(jié)構(gòu)(2009版).中國建筑工業(yè)出版社，2009[9]中國建筑工業(yè)出版社.建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008).中國建筑工業(yè)出版社，2008[10]中華人民共和國建設部.建筑地基