土木建筑网首页 > 陕西建筑 > 地基基础 > 航材大厦桩基础设计

阅读 2195 次 航材大厦桩基础设计

摘要:本文根据工程实例介绍了高层建筑基础方案的选择;桩基础设计时应根据土层的不同选用不同的施工工艺,确保基础设计的安全可靠;桩基础初步设计可根据勘察报告或规范数值进行估算,最终采用值应以试验为准做相应调整。...

航材大厦桩基础设计

霍保东1 孙雪兰1 寇强干2

(1.陕西省现代建筑设计研究院710048  西安

2.陕西唐华三棉有限公司  710038  西安)

1、工程概况

    高层建筑设计中,基础方案的确定关系到结构安全和工程投资,是非常重要的。西安市二十层以上的高层建筑普遍采用桩基础,但桩基类型及桩长和桩端持力层的选用,应结合工程实际和场地工程地质条件,同时考虑施工工艺,进行优化设计。

    本工程位于西安市西郊,东距劳动路200m,南距丰庆路约65m。抗震设防烈度8度,框架一剪力墙结构。建筑主体为一“π”字形平面,总建筑面积30315m2,建筑高度70.30m,东西长60m,南北长34.5m,整个建筑不设永久缝,在建筑长向中部设施工后浇带一道。地下一层为平战结合六级人防地下室,平时为地下车库,地上二十一层,一~三层为商用房,四一二十一层为住宅,三层与四层问设一层高为2.2m的设备层。

2、场地工程地质条件

    2.1地形及地貌:

    场地地形较平坦,地面高程界于401.13—401.96;地貌单元属皂河I级阶地。

    2.2地层结构:

    地层自上而下依层序为

    ①填土(Q4ml):土质松散不均。

    ②黄土状土(Q4lal):土质不甚均,该层分布连续,成层较稳定,厚度0.70-4.50m,层底埋深2.70~6.30m   

    ③粉细砂(Q4lal):长石一石英质,混粒结构,含氧化铁斑块及云母碎片。饱和,稍密。局部有粉质粘土透镜体。该层分布连续,成层较稳定,厚度2.70~7.10m,层底埋深9.00-9.80m

    ④粉质粘土层(Q4lal):土质较均匀,含云母碎片及砂粒,可见氧化铁斑块,饱和,可塑。该层分布连续,成层稳定,厚度0.90-2.80m,层底埋深10.70-11.80m   

    ⑤中粗砂层(Q4lal):长石一石英质,混粒结构,含氧化铁斑块及云母碎片。饱和,中密。局部有一层粉土透镜体。该层分布连续,成层稳定,厚度4.50—7.80m,层底埋深16.30-17.10m

    粉质粘土层(Q3al)土质较均匀,可见氧化铁锰斑块及小粒径钙质结核,饱和,可塑,局部流塑。该层局部有一层中粗砂、粗砂透镜体。该层分布连续,成层稳定,厚度5.0-6.0m,层底埋深21.50~23.80m

    粉质粘土层(Q3al)土质较均匀,含多量云母碎片及氧化铁锰斑块及条纹,饱和,可塑,局部流塑。该层局部有一层中粗砂。该层分布连续,成层稳定,厚度6.40-9.10m,层底埋深30.50-31.80m

    粉质粘土层(Q3al1)土质较均匀,含多量云母碎片及氧化铁锰斑块及条纹,饱和,可塑。该层局部有两层粗砂透镜体。该层分布连续,成层稳定,厚度6.80—7.40m,层底埋深37.50~38.00m

    粉质粘土层(Q3al1)土质较均匀,含多量云母碎片及氧化铁锰斑块及条纹,饱和,可塑。该层局部有一层中砂夹层或透镜体。钻探仅两个孔穿透该层,厚度7.0~8.0m,层底埋深45.0—45.0m

    中砂层(Q3al):长石一石英质,混粒结构,含云母碎片。饱和,密实。钻探仅两个孔穿透该层,厚度l.0~20m,层底埋深46.049.0m

    粉质粘土层(Q2al1):土质较均匀,含氧化铁锰斑块及条纹,夹云母碎片及砂粒。饱和可塑。该层局部有一层中砂夹层。本次钻探各钻均未穿透该层,最大揭露厚度为11.0m

    2.1黄土湿陷性:为非自重湿陷性黄土场地,但基础底不存在湿陷性土层,故该建筑地基按非湿陷性黄土地基进行设计。

    2.2地下水为潜水类型,稳定水位埋深5.06.0m,地下水位的年变化幅度为l—2m。综合渗透系数20md。根据《西安市地裂缝分布图》和本次勘察期间调查结果,场地内无地裂缝,也无其它不良地质现象。

3、本工程的地基基础方案选择

    由于天然地基不能满足该建筑物的要求,放需进行地基处理或选用桩基方案;根据西安市已有工程经验,有如下三种方案可供设计选用:

    3.1水泥粉煤灰碎石桩(CFG)

    CFG桩是采用振动沉管法施工,由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。桩体材料以碎石为主,加一些石屑、粉煤灰和少量水泥,经过加水拌和形成一种具有一定粘结强度的桩,再由此形成复合地基,另外在桩顶铺设30cm厚的碎石褥垫层。使用该方法可有效减少变形、较大幅度的提高地基承载力,并且该方法无场地污染,振动也小。

    3.2高压喷射注浆法:

    利用带有特殊喷嘴的注浆管,置入要加固土层预定深度后,以高压从喷嘴中喷出水泥浆液,强力切割破坏土体,同时借助注浆管的旋转与提升运动,使浆液与土体搅拌均匀,经过一定时间后,便在要加固的土体中形成了圆柱状的水泥土桩。施工前应先试喷,以确定其适用性及有关的设计参数。

    3.3桩基础:

    分析勘察结果,基础底面以下的层砂因厚度较大,会给预制桩沉桩带来一定困难,故选用钻孔灌注桩较适宜;且⑤层及以下各土层,力学性质较好,分布均匀,厚度较大,均可做桩基的桩端持力层;但成孑L过程可能造成各砂层坍塌,因此需采用泥浆护壁。

4、桩基础设计

    4.1根据场地地质情况,结合上部结构,经过反复论证比较,最终决定采用泥浆护壁泵吸反循环钢筋混凝土钻孔灌注桩,桩端持力层为第层粉质粘土层,勘察报告提供的钻孑L灌注桩的极限侧阻力和极限端阻力标准值如表一,桩长经计算分别为(I)600桩长30m,要求单桩竖向承载力3700KNφ800桩长37m,要求单桩竖向承载力6300KN,桩基础平面布置见图一,其中φ600桩共l47根,φ800桩共84根。按规范要求对桩孔质量进行检测,其中包括桩孔深度、桩孔直径、桩孔垂直度和孔底沉渣厚度四项指标的检测。要求对钻孔灌注桩做现场静载荷试验,以确定单桩极限承载力标准值。本工程要求做四组试桩,其中φ800桩三组,φ600桩一组,并要求在试桩桩侧埋设钢筋计。用以测试桩侧摩阻力标准值。按规范公式对桩基做了沉降计算见图二,最大沉降满足规范要求;根据西安市已有工程实例,实际沉降应当比计算值还要小。

    4.2试桩结果:

    经试桩检测,桩孑L的垂直偏差均小于l0%,孑L底沉渣厚度均小于15cm,符合规范要求。锚桩的上拔量在063mm590mm之间,试验结束后对所有的试桩及锚桩进行了低应变测试,所有的试桩及锚桩均未破坏,可作为工程桩使用。q5800桩极限承载力标准值 Quk=7800KN,比计算值提高了238%;φ600桩极限承载力标准值Quk=4500KN,比计算值提高了216%。原设计时考虑采用泥浆护壁后,桩周形成较厚泥皮可能造成桩承载力下降较多,实际结果比原估算要好。桩周图实测的侧摩阻力值与规范值的比较见表二。由该表可见,砂层的实际侧摩阻力较规范给出的侧阻力提高较多。

    4.3工程桩检测结果:

    根据试桩结果,对工程桩桩长做如下调整:φ600桩桩长由原设计30m调整为27mφ800桩桩长由原设计37m调整为33m

    工程桩施工完毕,分别做了高低应变检测,其中高应变检测10根,低应变检测74根。

    高应变检测结果表明φ800桩单桩极限承载力实测值为6468KN-6674KNφ600桩单桩极限承载力实测值为3733KN-3838KN;均满足设计要求。

    低应变检测结果表明:l类桩(完整桩)55根,占抽检桩数的743%,Il类桩(基本完整桩)19根,占抽检桩数的253%,未检测出(完整性较差桩)(有严重缺陷桩)

5、结论

    5.1由以上分析可以看出,即使在本场地砂层较多的地质条件下,采用泥浆护壁泵吸反循环回转钻机成孔工艺是适宜的成孔工艺,充分说明基础设计方案是安全可靠的。

    5.2工程地基勘察报告提供的桩基计算参数可作为单桩竖向极限承载力标准值的估算依据,最终采用值应以静载荷试验确定。

钻孔灌注桩的极限侧阻力和极限端阻力标准值    表一

地层编号

土的状态(饱和状态)

极限侧阻力标准值

qsik,(Kpa)

极限端阻力标准值

qsik(Kpa)

②黄土状土

IL=0.64

55

③粉细砂

稍密

35

④粉质粘土层

IL=0.38

70

⑤中粗砂层

中密

74

1500

⑥粉质粘土层

IL=0.59

58

500

⑦粉质粘土层

IL=0.53

62

530

⑧粉质粘土层

It=0.53

62

720

⑨粉质粘土层

It=0.45

67

920

⑩中砂层

密实

77

1800

⑾粉质粘土层

IL=0.40

70

950

桩周土的侧摩阻力实测值与规范值比较    表二

地层编号

侧阻力规范值

侧阻力实测值

实测值与规范值的比值

②黄土状土

55

80.04

1.455

③粉细砂

35

99.76

2.85

④粉质粘土

70

96.39

1.377

⑤中粗砂

74

137.71

1.861

⑥粉质粘土

58

80.93

1.395

⑦粉质粘土

62

70.48

1.367

⑧粉质粘土

62

56.42

0.91

⑨粉质粘土

67

53.59

0.80

 

图一桩位平面布置图

 

图二  承台沉降(mm)(括号内为不考虑相互影响)

PM永久组合:1O0*+050*

(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:文径 尹维维 编辑  刘真 审核)

关于 航材 大厦 桩基础 设计 的相关文章