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        素混凝土樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析

        2021-06-30 05:40:36張良
        中國(guó)建材科技 2021年1期
        關(guān)鍵詞:單樁樁體特征值

        張良

        (河北建設(shè)勘察研究院有限公司,河北 石家莊 050000)

        1 工程概況及地層參數(shù)

        某地基處理工程位于A市東南區(qū)域,交通便利。主樓地上14層、地下2層,結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)、筏板基礎(chǔ)。天然地基坐落在第④層粉質(zhì)粘土或第⑤層中砂上,天然地基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求,須進(jìn)行處理。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求及工程地質(zhì)情況,采用素混凝土樁處理地基,處理后復(fù)合地基承載力特征值不小于320kPa,控制沉降量不大于80mm,建筑的整體傾斜不大于0.25%。地質(zhì)情況見(jiàn)表1。

        表1 項(xiàng)目基礎(chǔ)范圍內(nèi)地層參數(shù)匯總表

        2 素混凝土樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)及應(yīng)用

        本工程復(fù)合地基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí),復(fù)合地基承載力特征值不小于320kPa。工程±0.000為絕對(duì)標(biāo)高56.650m,有效樁頂相對(duì)標(biāo)高均為-9.200m(其上為褥墊層、素砼墊層及防水層)。

        2.1 素砼樁樁體設(shè)計(jì)參數(shù)

        1)樁徑(D);根據(jù)本地區(qū)機(jī)械設(shè)備確定,本工程取D=400mm。

        2)樁長(zhǎng)(L);根據(jù)地層情況,樁端持力層選擇均為第⑥層中砂,選取6個(gè)勘察點(diǎn)地層分別進(jìn)行計(jì)算,最終計(jì)算確定有效樁長(zhǎng)為13.00m。見(jiàn)表2。

        表2 有效樁長(zhǎng)的確定(單位:m)

        2.2 單樁承載力特征值(Ra)

        根據(jù)規(guī)范規(guī)定,本工程單樁承載力按公式法計(jì)算:

        式中:qp—樁端阻力特征值(kPa);Ap—樁體截面面積(m2);up—樁身周長(zhǎng)(m);qsi—樁側(cè)i土側(cè)摩阻力特征值(kPa);αp—樁端阻力發(fā)揮系數(shù),取1.0;li—按土層劃分的各段樁長(zhǎng)(m)。根據(jù)表2中6個(gè)勘察點(diǎn)和公式(1)及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,確定單樁承載力特征值Ra的綜合取值為470kN。

        2.3 素砼樁面積置換率(m)

        面積置換率采用式(2)進(jìn)行反算:

        式中:fspk—復(fù)合地基承載力特征值;λ—單樁承載力發(fā)揮系數(shù),均取0.90;Ra—單樁承載力特征值;Ap—單樁截面積,為0.1257m2;β—樁間土承載力發(fā)揮系數(shù),均取0.90;fak—樁間土天然承載力特征值,均取140kPa。經(jīng)計(jì)算,3#樓最小面積置換率為5.99%。

        2.4 計(jì)算樁體材料強(qiáng)度(fcu)

        根據(jù)規(guī)范規(guī)定,按公式fcu≥4×Ra×λ÷Ap計(jì)算各樓所需樁體材料立方體抗壓強(qiáng)度平均值(邊長(zhǎng)150mm立方體試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d)為13.80MPa。綜合考慮本工程實(shí)際情況,樁體材料采用C20混凝土。

        2.5 素砼樁的布置原則及樁間距的確定

        1)素砼樁布置原則。根據(jù)本工程情況,素砼樁原則上在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置,采用矩形布置。

        2)素砼樁間距。3#主樓樁間距為1.40×1.45,局部調(diào)整。

        2.6 復(fù)合地基承載力特征值及下臥層驗(yàn)算

        復(fù)合地基承載力采用式(2)計(jì)算,計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.7條規(guī)定,對(duì)樁端持力層及軟弱下臥層進(jìn)行驗(yàn)算,滿足要求。

        2.7 復(fù)合地基變形驗(yàn)算

        根據(jù)GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3.5條規(guī)定,計(jì)算復(fù)合地基沉降量。對(duì)四個(gè)角點(diǎn)和中心點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算,3#樓最大沉降量小于80mm,見(jiàn)表3。

        表3 沉降計(jì)算

        2.8 整體傾斜驗(yàn)算

        根據(jù)上一結(jié)果,3#樓的最大整體傾斜為0.000045。最大整體傾斜小于0.25%,滿足設(shè)計(jì)要求。

        3 檢測(cè)

        檢測(cè)規(guī)范要求,單樁承載力為總樁數(shù)的0.5%,且數(shù)量不少于3個(gè),單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%,且數(shù)量不少于3個(gè),樁身完整性測(cè)試不應(yīng)少于總樁數(shù)的10%。檢測(cè)后的單樁曲線單樁Q-S,s-lgt,s-lgQ及單樁復(fù)合P-S,s-lgt,s-lgp曲線如圖1所示。(圖中只給出一個(gè)單樁和一個(gè)單樁復(fù)合的檢測(cè)曲線)

        圖1 檢驗(yàn)點(diǎn)的單樁Q-S,s-lgt,s-lgQ及單樁復(fù)合P-S,s-lgt,s-lgp曲線

        可見(jiàn),3#樓119號(hào)單樁靜載試驗(yàn)、269號(hào)單樁靜載試驗(yàn)在最大加載情況下沒(méi)有達(dá)到極限破壞,沉降穩(wěn)定,證明在該設(shè)計(jì)方案下應(yīng)用的復(fù)合地基承載力和沉降量滿足要求。

        4 結(jié)語(yǔ)

        素混凝土樁復(fù)合地基近年來(lái)在地基處理市場(chǎng)上應(yīng)用規(guī)范,其設(shè)計(jì)對(duì)工程質(zhì)量和造價(jià)有直接影響。在保證質(zhì)量的前提下,應(yīng)選擇合適的地層作為樁端持力層,不能過(guò)于保守而選擇更深層的地層,這會(huì)增加額外工程造價(jià),并不經(jīng)濟(jì)。

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