趙變青

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

1 工程概況

本工程為太原市某醫(yī)院的門診樓，位于太原市晉源區(qū)，地下3 層，地上4 層，北側與醫(yī)院醫(yī)技樓相接。結構東西長149.0 m，南北寬114.2 m，基底面積為17 015 m2?！?.000 的絕對高程為774.5 m?？蚣堋袅Y構體系，抗震設防類別為乙類。

2 地質情況

場地所處地貌單元屬汾河東岸Ⅰ級階地。擬建場地地形較為平整，場地類別為Ⅲ類。本次勘探深度范圍內揭露場地地下水類型上部為潛水，含水層主要以第②層粉質粘土中的粉砂層、粉質粘土中的粉砂、粉土薄層或透鏡體、第③層粉土為主，勘察期間實測穩(wěn)定水位埋深為1.40 m～2.0 m，水位標高769.06 m～769.61 m。其下為承壓水，含水層主要為第④層粉細砂、第⑤層細砂、第⑦層細砂為主，勘察期間實測第④層粉細砂、第⑤層細砂穩(wěn)定水位埋深為6.80 m～7.0 m，水位標高764.00 m～764.45 m?？辈炱陂g為枯水期。建筑物抗浮設防水位標高按770.45 m 考慮。該場地標準凍結深度為0.740 m。本場地為嚴重液化場地。

場地各土層分層情況如表1 所示。

表1 土層分層情況表

3 結構荷載

說明:以下取結構西南角的荷載。

1)不計浮力受壓樁基計算時，上部結構計算恒荷載+活荷載(恒荷載和活荷載的分項系數均為1.0，見圖1)。

2)計算浮力時，上部結構只計算恒荷載(恒荷載分項系數為0.9，見圖2)。

圖1 上部結構恒荷載+活荷載示意圖

圖2 上部結構恒荷載示意圖

4 地基處理及樁基設計

1)根據場地地質情況及上部結構的荷載情況，地基處理采用樁底帶膠囊式的后壓漿混凝土灌注樁。結構抗浮設防水位為770.45 m，結構基礎底標高為-16.29 m，絕對高程為758.21 m，基底水頭高度為12.24 m。

基底水浮力為:F=12.24×10 -2×20=92.4 kN/m2。

2)樁基設計時需要綜合考慮結構的最不利荷載組合，根據場地的地質情況及場地液化判別情況，本場地為嚴重液化場地，第③層土的液化折減系數為1/3，第④層土的液化折減系數為2/3。本工程，基底標高-16.29 m，建筑基礎埋深較深，液化土層全部挖除，樁基設計時不考慮液化，樁側阻力不折減。

3)根據JGJ 94—2008 建筑樁基技術規(guī)范［5.3.10］進行后壓漿灌注樁單樁極限承載力設計:

其中，βsi為后壓漿側阻力增大系數;βp為后注漿端阻力增大系數。

根據《勘察報告》7.3.2 條提供的各土層的后注漿提高系數見表2。

表2 土層側阻及端阻極限標準值及提高系數

取工程樁樁徑700 mm，樁長23 m，取有代表性的孔點進行單樁極限承載力計算:

a.由式(1)可知:

取工程樁的單樁極限承載力為5 600 kN，單樁承載力特征值為2 800 kN 進行布樁，軸與○10軸相交處框架柱柱底荷載N=7 374 kN(不計浮力)，柱下布置3 根樁，基礎采用3 樁獨立承臺。

工程樁單樁極限抗拔承載力設計值為3 400 kN，工程樁單樁抗拔承載力特征值為1 700 kN，滿足抗浮計算所需的承載力值。綜合各種因素，取工程樁單樁抗拔承載力特征值為1 200 kN 即能滿足抗浮計算的需要。

4)試樁承載力計算。由于場地現有條件及地下水位的限制，試樁的超打樁長為13.1 m，在試樁的超打樁長范圍內不注漿。

a.試樁受壓承載力極限值計算，根據式(1):

取試樁受壓承載力極限值不小于6 600 kN。

b.試樁抗拔承載力極限值計算，工程樁抗拔承載力極限值為2×1 200=2 400 kN，試樁的超打樁長為13.1 m，試樁抗拔承載力極限值為設計承載力部分承載力與超打部分極限承載力之和。

根據式(2)可得:

取試樁抗拔承載力極限值不小于3 400 kN。

5)受壓承載力試樁的錨樁抗拔承載力計算。根據受壓試樁的單樁極限承載力為6 600 kN，按超加2 級荷載計算錨樁承載力，每個試樁設置4 根錨樁，每根錨樁的側阻力極限標準值為1 980 kN，利用工程樁作為試樁的錨樁(根據場地情況錨樁也超打13.1 m)，根據以上工程樁抗拔計算結果可知，錨樁的側阻力極限值滿足要求。

6)抗拔試樁的錨樁計算:根據以上計算可知，抗拔試樁的單樁極限承載力為3 400 kN，每個試樁設置2 根錨樁，單根錨樁的受壓承載力特征值為1 700 kN，小于工程樁單樁承載力特征值，所以錨樁承載力滿足要求。

7)根據JGJ 94—2008 建筑樁基技術規(guī)范第5.8.2 條計算樁身強度。由于工程樁的受力特性，樁身配筋須按照抗拔計算的結果，配筋率滿足《建筑樁基技術規(guī)范》4.1.1 條規(guī)定，樁身強度驗算時可以計入鋼筋的作用。

按照抗拔計算樁身配筋時考慮裂縫，其裂縫寬度限值應按照JGJ 94—2008 建筑樁基技術規(guī)范第3.5.3 條注2 的規(guī)定，“二(a)類環(huán)境中，位于穩(wěn)定地下水位以下的基樁，其最大裂縫寬度限值可采用括弧中的數值”，即最大裂縫寬度為0.3 mm。

抗拔樁縱筋計算，根據《建筑樁基技術規(guī)范》5.8.7 條:

N≤fyAs+fpyApy，As=1 200×1.35×1 000 ÷360=4 500 mm。

采用φ28 的鋼筋，取7φ28 即可滿足要求。

按照控制最大裂縫計算:ωmax=0.3 mm。

根據GB 50010—2010 混凝土結構設計規(guī)范第7.1.2 條:

計算可知樁身配筋為16φ28 時，配筋率ρ=2.56%，ωmax=0.28 mm，滿足規(guī)范要求。

樁身強度可以計入鋼筋作用，根據《建筑樁基技術規(guī)范》5.8.2 條:

所以樁身混凝土強度等級采用C30。

5 結語

根據計算結果可知，樁基設計時需要綜合考慮工程樁在不同的工況下的受力狀態(tài)，分別采用相應的計算措施進行設計計算，在樁身設計時，需要同時滿足不同工況的配筋方式進行包絡配筋。

［1］GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術規(guī)范［S］.