建筑工程設計文件的編制規(guī)定(doc 34頁)45.doc

高強預應力管樁在多高層建筑基礎設計中的應用 作者:賴伯舟 阮偉權 來源:廣東土木工程 類別:結構設計、論文 日期:2002.10.09 今日/總瀏覽: 2/278 高強預應力管樁在多高層建筑基礎設計中的應用 增城市城市規(guī)劃設計室 賴伯舟 增城市第四建筑工程公司 阮偉權 一、前言 經(jīng)過近幾年的實踐，高強度預應力混凝土管樁（）以其樁身混凝土強度高，適應性廣，耐沖擊性能好，穿透力強，具有承載力高，抗彎抗裂性能好，施工快捷、方便，質量穩(wěn)定可靠，耐久性好等優(yōu)點，而被廣泛應用于高層建筑基礎。 二、工程概況 增城市婦幼保健院門診大樓，占地面積約550平方米，呈“”字形，共計九層。首層樓高5.0米，為侯診大廳；二九層為各門診科室，層高二層3.5米，天面層設有水池、洗衣房。結構采用框架結構。該建筑物按規(guī)范規(guī)定為二級建筑物，抗震等級為三級，抗震設防烈度為6度。場地為舊房拆除地，并已清理成平整的場地。 三、場地工程地質狀況 通過鉆探揭露，場區(qū)上部為第四系覆蓋土層，下伏為震旦系片麻巖風化層。第四系覆蓋土層由人工堆積，沖積和殘積層組成，厚度可達3040米，土質均勻。 地層由上至下分別為： （） 雜填土：灰白色，濕，軟弱，由粉土堆填，屬高壓縮性土，工程 性能差，層厚4.6米。 （） 粘土：磚紅色，花斑狀，可塑，質純，粘滑。屬中壓縮性土，工程 性能差，層厚1.34.9米。 （） 細砂：土黃色，飽水，松散，含大量粉粘粒。層厚6.17.0米。 （） 粉質粘土：灰色，粘滑，軟塑，為沖擊土。屬中壓縮性土，工程性 能差，層厚1.22.5米。 （） 粉砂：灰黑色，松散，飽和，總體略軟弱，局部為粉土。屬中壓縮 性土，工程性能差，層厚1.74.7米。 （） 礫砂：土黃色，飽水，中密密實，含細礫石：0.20.5厘米大小， 呈次圓次棱角形，成分以石英、硅質巖為主，含量差別大（10% 70%）。 可作為多層建筑樁端持力層，層厚7.311.9米。 （） a、砂質粘性土：灰褐色，稍濕濕，以硬塑為主，上部較軟，往下漸硬，底部近風化花崗巖，原巖結構清晰，含砂量不大，含親水礦物，遇水易軟化、膨脹。為較為理想的樁端持力層，層厚大于4.1米。 b、ZK2鉆孔揭露為砂質粘性土：褐黃色，稍濕濕，硬塑堅硬?；◢弾r全風化形成的未經(jīng)搬運的殘積土。底部為全風化巖。為較為理想的樁端持力層，該層未揭示。 本場地地貌簡單，地形平坦，無不良地質現(xiàn)象，屬二類場地；場地水對混凝土無侵蝕性。地基各土層承載力參數(shù)列于表。 表1 土 層 號 巖 土 名 稱 預應力混凝土管樁 標貫 N63.5 qsk (kPa) qpk (kPa) -1 粘土 20 11.00 -2 細砂 20 4.80 粉質粘土 30 16.50 粉砂 50 31.30 砂砂 38 2600 41.60 或 砂質粘土 35 2500 17.30 全風化花崗巖 80 2800 57.00 四、基礎方案 （） 本工程選用高強預應力混凝土管樁（），直徑為D=400，壁 厚為125，C80高強預應力混凝土管樁樁身容許承載力為 1800kPa，承載力標準值Rk=1800kN，樁長約1720米，以沖積沙礫層為樁端持力層，樁端進入持力層1.0米。接樁采用焊接， 樁頭錨入承臺內100，在樁頭內插入422,長2.0米，其中1.0米。 錨入樁內并澆C30混凝土封堵。 （） 單樁承載力的確定：高強預應力混凝土管樁單樁豎向承載力是按 樁身額定強度來確定，利用經(jīng)驗公式進行估算，通過現(xiàn)場靜荷載 試驗確定。管樁因管樁外徑、壁厚、混凝土強度等級等因素而承 載力不同。樁身額定強度，上海地基基礎設計規(guī)范DBJ08-11-89 采用了美國UBC和ACI的計算公式形式，樁身結構強度按下式驗算： (0.200.25)R0.27pc 式中 樁身垂直壓應力，單位同R； R 邊長為20cm的混凝土立方體試塊的極限抗壓強度； pc 樁身截面上混凝土有效預加應力。 我國管樁生產(chǎn)廠家流行的算式是套用日本和英國的公式，即 Rb1/4(fcpc )A 式中Rb管樁樁身額定承載力； fc管樁樁身混凝土設計強度，如C80時，取fc80Mpa； pc樁身有效預壓應力； A樁身有效橫截面積。 廣東建設實業(yè)集團公司副總工王離高工提出了華南地區(qū)管樁單 樁豎向承載力標準值的經(jīng)驗公式： Rk=100NAp+UpqsiLi 式中Rk 管樁豎向承載力標準值； N 樁端處強風化巖的標貫值； Ap 樁尖（封口）投影面積； Up 管樁樁身外周長； Li 各土層劃分的各段樁長； qsi樁周土的摩擦力標準值，按GBJ7-89規(guī)范附錄十五所 列數(shù)值的上限（高值）取用，強風化巖的qs值取150kPa。 公式適用范圍：（）管樁樁尖必須進入N50的強風化層， 當N60時，取N=60； （）當計算出來的Rk大于樁身額定承載力 Rb 時，取Rk為額定承載力Rb 。由于管 樁單樁豎向承載力設計值在3500kN 以下，因此多數(shù)工程都是以靜荷載試驗 來確定其承載力。 單樁承載力根據(jù)廣東省預應力管樁基礎技術規(guī)程（征求 意見稿）估算。 按照該規(guī)程公式： Rk=rsusqsiLi+rpqpAp 式中Rk 單樁承載力標準值（kN）； rs 樁周土摩擦力調整系數(shù)； us 樁身周長（m）； qsi 樁周土摩擦力標準值(kN/m2)； Li 各土層劃分的各段樁長(m)； rs 樁端土承載力調整系數(shù)； qp 樁端土承載力標準值(kN/m2)； Ap樁身橫截面積(m2)。 （） 由于工期較緊，而且附近有已完成的相似的基礎工程可參考， 所以采用按照華南地區(qū)經(jīng)驗公式計算所得的單樁豎向承載力 Rk=1800kN作為本工程所采用的單樁承載力。在打樁過程中 采用PDA應變作為輔助觀察，以有效的控制樁的貫入度，進 而保證質量。由于該工程地處城區(qū)，又是醫(yī)院，不適宜進行打入式施工，故采用YZY-240靜力壓樁機入樁施工，以樁長為主、按設計荷載2倍的壓力壓下時，卸載后復壓12次的最后貫入度為輔的雙控指標。待基礎工程施工完畢后，再按實際情況依照建筑樁基技術（JGJ94-94）的要求進行靜荷載試驗檢驗單樁承載力。 五、樁的檢測 （） 樁基質量無損檢查：本工程共抽16根樁（占總樁數(shù)的15%）采 用低應變動力檢測反射波法進行檢測。檢測的目的主要通過動測 方法檢查樁基的質量，包括樁身的完整性（樁身斷裂、樁身各節(jié) 的連接情況）及混凝土的質量（混凝土的膠結情況）和動測推算 單樁承載力等。檢測的16根樁，實測縱波波形曲線規(guī)律性較好， 未見明顯的樁間反射波異常，且均可觀測到樁底反射波信號，表 明這16根樁樁身完整，連接良好，未出現(xiàn)明顯的樁身質量問題 （檢測結果表略），動測推算的整樁混凝土的平均抗壓強度及單樁 承載力能達到設計要求，均評為一類樁即良好樁。 （） 靜荷載試驗全部采用工程樁進行，在考慮了動測結果、施工情況、 平面分布等因素后，選取了下列三根樁進行試樁。試樁的Qs 曲線見附圖。三根樁的靜載均是加荷至2.0Rk時停止加載試驗。 結果表明：三根樁在各荷載的作用下，樁頂沉降量較小，而且 Qs曲線平穩(wěn)，說明承載力達到設計要求。但卸載后，發(fā)現(xiàn)沉 降的回彈力偏小。 六、小結 通過該工程的設計實踐，基本上掌握了高強度預應力混凝土管樁在增城地區(qū)的地質參數(shù)和基本控制條件。由試樁Qs曲線等綜合分析對比后，認為該基樁設計的地質參數(shù)在原設計取值的基礎上還可以進一步提高，在樁施打過程中，控制貫入度小于30（YZY-240靜力壓樁機）的要求不是十分合理，最后貫入度的取值與壓樁荷載、落距、樁長、樁的直徑及地質構造等條件、樁端進入持力層的厚度、樁的承載力等因素有關，對此還須在實