理论教育 多塔楼结构桩基与基础优化设计的结论与建议

多塔楼结构桩基与基础优化设计的结论与建议

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:本场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震第一组。按条形基础宽度1.5 m,基础埋深1.0 m,地下水位0.5 m,考虑软弱下卧层影响,根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》地基承载力设计值进行计算,建议地基承载力设计值fd=80 kPa。④建议通过现场单桩静载荷试验成果综合确定单桩承载力,静载荷试验的休止期应符合规范要求。

多塔楼结构桩基与基础优化设计的结论与建议

(1)本项目建筑物等级为二级,地基复杂程度为中等复杂场地,勘察等级为乙级。

(2)本场地为稳定场地,适宜本工程建设。

(3)本场地地基土属软弱场地土类型,建筑场地类别为IV类,属建筑抗震一般地段。

本场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震第一组。本场地地表以下20.0 m深度范围内,存在③t层砂质粉土,按照国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)和上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ 08-37-2012)的有关规定,本场地第③t在抗震设防烈度为7度时为液化土层,液化指数平均为1.06,液化强度比平均值为0.83,液化等级为轻微液化,液化深度为第③t层全部。故设计时需考虑第③t层土层液化问题,并采取相应措施。

(4)地下水位埋深可按不利条件分别采用高水位0.5m和低水位1.5 m。拟建场地周围无污染源,故可推测潜水在干湿交替时对钢筋混凝土结构中的钢筋有微,对钢结构有弱腐蚀性,地基土对混凝土也有微腐蚀性。

(5)根据前述验算,基坑开挖10.8m、11.4m时,第⑦层承压含水层均不会对基坑产生不利影响。

(6)根据建设单位提供地形图,本场地东侧原存在一明塘,场地中部原有明沟;根据此次勘察,明塘、暗沟现已回填,成为暗塘、暗沟,其分布情况可参见“勘探点平面布置图”和“工程地质剖面图”;其暗塘、暗沟具体分布范围及浅层土分布情况,待详勘阶段予以查明。

(7)本工程基坑范围外如存在门卫、垃圾房等轻型辅助建筑,可考虑选用第②层褐黄~灰黄色粉质黏土层,该层作为天然地基持力层。按条形基础宽度1.5 m,基础埋深1.0 m,地下水位0.5 m,考虑软弱下卧层影响,根据上海市工程建设规范《地基基础设计规范》(DGJ 08-11-2010)地基承载力设计值进行计算,建议地基承载力设计值fd=80 kPa。由于第②层具有上硬下软的特点,且下卧层软弱,基础宜尽量浅埋于第②层的层面。

(8)桩基工程。

①根据拟建建筑物性质及场区地层分析,本工程拟建办公塔楼可选用第⑦2层灰黄色粉砂作为桩基持力层;选用预制桩方案时,可选择⑦2层顶部作为桩基持力层时,桩端入土32.4m左右,可选用φ500 mm的PHC桩桩;选用钻孔灌注桩时,此时桩端可进入该层中下部,桩端入土40.4~45.4 m,可选用φ650~700 mm的钻孔灌注桩。本报告中也对第⑦1层桩基承载力进行了估算,供设计比选。

商业裙房可选用第⑥层暗绿~灰绿色粉质黏土作为桩基持力层,桩端入土约25.8 m,可选用350 mm×350 mm的预制方桩或φ400 mm的PHC桩;第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土,物理力学性质较好,可作为拟建商业裙房的桩基持力层,桩端入土29.8m左右,可选用400 mm×400 mm的预制方桩或φ400~500 mm的PHC桩;选用第⑦2层灰黄色粉砂顶部作为桩基持力层,桩端入土32.8m左右,可选用φ500 mm的PHC桩;选用⑦2层中部作为桩基持力层时,需选用钻孔灌注桩,此时桩端入土约40.8 m,桩型可选用φ600~650 mm的钻孔灌注桩。

②本工程地下室局部上部无建筑需考虑设置抗拔桩。抗拔桩桩端可进入第⑥层暗绿~灰绿色粉质黏土,桩端入土约25.8m,可选用350 mm×350 mm的抗拔预制方桩;抗拔桩也进入第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土,桩端入土29.8m左右,可选用400 mm×400 mm的抗拔预制方桩;抗拔桩桩端亦可进入第⑦2层灰黄色粉砂,桩端入土32.8 40.8 m,桩型可选用φ600~650的钻孔灌注桩。

③本工程桩基选型及桩端入土深度的选择,请业主方和设计方根据工程的施工经验、规范及设计要求,在进行技术经济综合比较及方案论证后确定。建议结合试成(沉)桩确定设计施工参数,施工时应做好减少对周围环境的影响措施,并加强监测以调整施工方案。

④建议通过现场单桩静载荷试验成果综合确定单桩承载力,静载荷试验的休止期应符合规范要求。(www.daowen.com)

⑤桩筏基础工程属于综合性的系统工程,如何在保证桩筏基础满足结构安全及方便施工的前提下,同时兼顾工期和成本的因素,是一个优化设计的问题。桩筏基础的优化设计首先是进行桩型的优选,而后才是对选定的桩型进行细部的优化设计计算。随着设备和技术的更新,各式各样的桩型涌现出来,而且一些新的桩型还在不断的发展中,对于一个具体的工程来说,如果桩型选择合理,就能够保证工程实施安全可靠、顺利施工、节约工期,并带来可观的经济效益和社会效益,因此桩基础选型是桩筏基础优化设计中的一个关键问题,应该尽可能选用技术性能好、经济效益高及适用于现场施工条件的桩型。桩型优选实质是依据若干个指标从有限的几个可行方案中选取最优的一个方案,具体应该综合考虑工程地质条件、施工条件、施工技术的可能性等多方面因素择优选用。合理选择桩型是桩筏基础优化设计中的一项重要而又关键的问题。

⑥混凝土灌注桩是直接在桩位上通过机械钻孔、钢管挤土或人工挖掘等手段就地成孔,然后在孔内安放钢筋笼浇筑混凝土而成,按照成孔方法不同,灌注桩可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩和人工挖孔灌注桩等几类。灌注桩与预制桩相比,其优点是不受地质条件的限制、适应性比较强;机械化作业,施工工序简单,钢筋笼、混凝土可集中加工、配送,也可以现场加工,灵活方便;刚度大,单桩承载力高,不需要接桩和截桩,节约钢材,成本低;施工噪声小,适合在建筑密集的市区施工等。但不可避免的也存在一些缺点,比如其施工属于隐蔽工程,影响桩质量的人为因素较多,质量控制难度大,容易形成断桩、缩颈、沉渣等质量问题;用泥浆护壁成孔时,会产生大量的泥浆垃圾,对环境影响大。

钻(冲)孔灌注桩是指根据设计桩径用钻机在桩孔位置处钻土成孔,达到设计深度后清除孔底残渣,安放钢筋笼,最后浇灌混凝土而成的桩。钻孔灌注桩在施工过程中无挤土、无振动、噪声小、且桩径不受限制,但是泥浆沉淀不易清除,影响桩端承载力的发挥,并造成较大的沉降。钻(冲)孔灌注桩适用条件:适用范围最广,通常适用于持力层层面起伏较大,桩身穿越各类土层以及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层;如持力层为硬质岩层或土层中夹有大块石等,应采用冲孔灌注桩;钻(冲)孔灌注桩施工时需要使用泥浆护壁,对于施工现场有一定限制或对环境保护要求较高时,最好不宜采用。

⑦沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)形成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,随之拔出套管,利用拔管时的振动将混凝土捣实,便形成所需要的灌注桩。沉管灌注桩设备简单、施工方便、造价低、施工速度快,同时在钢管内无水环境下沉放钢筋和浇灌混凝土,为桩身混凝土的质量提供了保障,但由于桩管口径的限制,影响单桩承载力,且在拔除套管时,如果提管速度过快容易造成缩颈、夹泥,甚至断桩。沉管过程中产生的挤土效应除产生与预制桩类似的影响外,还可能使混凝土尚未硬结的邻桩被间断,为了避免这种情况,在实际工程中可以通过控制提管速度,采用跳打顺序进行施工。

沉管灌注桩适用条件:适用于持力层层面起伏较大且桩身穿越的土层主要为高、中压缩性黏性土;遇到淤泥层时处理比较困难;在击实数N大于30的砂层中沉桩困难当桩群密集且为高灵敏度软土时则不适用。挖孔桩可采用人工成孔或机械成孔,当采用人工成孔时应边开挖边支护,达到所需设计深度后再进行扩孔、清孔、安装钢筋笼及浇灌混凝土。人工挖孔桩可以明确土层情况,直接观察地质变化情况;孔底易清除干净、设备简单、噪声小;场区内可以多桩孔同时施工,施工速度快;可以适应市区内狭小场地施工,且桩径大、适应性强,比较经济。但由于挖孔时可能存在流砂、塌孔、有害气体、缺氧等危险,易造成安全事故,因此应严格执行有关安全生产的规定。人工挖孔桩适用条件:适用于地下水位较深,或能采用井点降水的地下水位较浅、持力层较浅且持力层以上无流动性淤泥质土中的大直径桩。成孔过程可能出现流砂、涌水、涌泥的地层不宜采用。

随着灌注桩的应用与发展,很多新的桩型及成桩工艺也在不断地涌现出来。桩端(侧)压力注浆技术,是指在各种形式的灌注桩灌注前在桩身预埋注浆管和注浆头,等桩体混凝土初凝后,用高压注浆泵先清水开塞然后向桩端或桩侧注水泥浆的一种施工技术。采用该技术仍可保留各种灌注桩的优点,且大幅度提高桩的承载力,增强桩承载性状的稳定,减少建筑物的整体沉降和不均匀沉降,效果好、速度快,可以节省大量成本,且解决了钻孔灌注桩易断桩、桩端虚土及局部扩径等问题。经实践证明,灌注桩后注浆适用于除沉管灌注桩外的各种钻、挖、冲孔灌注桩,并取得良好的效果,近年来得到了不断的发展和广泛的应用。挤扩支盘灌注桩是在普通钻孔灌注桩施工工艺的基础上,增加了一道挤扩工序而形成的多支节变截面桩。与普通灌注桩相比,因桩底端及桩身多个断面面积大幅度增大,单桩竖向承载力提高很多,节约原材料30%,可节省桩基总造价的20%~30%,同时由于缩短桩长、减小桩径或桩数,从而也缩短了工期,且设计灵活,是一种比较经济和高效的桩型,适用于黏性土为主的摩擦型桩基,近几年也得到较快的发展;大直径现浇混凝土薄壁筒桩是在沉管灌注桩的基础上加以改进发展而成的一种新桩型,也称薄壳沉管灌注桩。采用振动沉模、现场浇注混凝土的一次性成桩技术,一般采用环形桩尖。就目前沉桩能力及其性状而言,大直径筒桩适用于饱和软土、一般黏土、粉土中。

随着桩基础的不断发展,势必会有更多的新的桩型及成桩工艺涌现出来,所以相关工作人员应该充分积累工作经验,对于传统的桩型有确切的认识及定位,并与时俱进加强对新的桩型的了解与掌握,对于具体工程具体分析,在多种选择中确定一种合理的桩型及成桩工艺也是桩筏基础优化设计的一项关键工作,必然会产生较大的经济效益与社会效益。

(9)基坑工程。

①本工程基坑为地下二层,埋深10.8~11.4 m,属于二级基坑。根据周边环境条件,本工程基坑环境保护等级为三级。

②本工程基坑围护体可考虑采用钻孔灌注桩排桩加三轴搅拌桩方案或其他有经验的围护方案。

③基坑开挖时应注意,第③层淤泥质粉质黏土及第④层灰色淤泥质粉质黏土中,这2层土会因卸荷会造成坑底土的回弹隆起。

④第③t层为饱和粉性土层,该层在振动作用下可能产生液化,基坑开挖时,在水头差的作用下,易产生管涌及流砂现象,故需采取适当的挡土、隔水等围护措施,并同时在开挖时采取降水措施,保证基坑的安全。

⑤本工程应进行必要的监测工作,随时掌握围护结构及基坑周围土体的位移和应力变化情况,同时对周边既有建筑物、道路等合理布置监测点,做到信息化施工,确保基坑施工质量与施工安全。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈