樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)全過程

1、第四章基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)第一節(jié)巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)4.1.1 各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)分層統(tǒng)計(jì)各土層物理力學(xué)性質(zhì)見表4-1表 4-1 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果表地層 名稱項(xiàng) 目w%重度丫3kn/m隙 比e限wp%塑性指數(shù)b 液性指數(shù)h 壓縮模量mpa直剪聚 力kpa內(nèi)摩 擦角（0 度） 粉質(zhì)粘土n343434343434211717max32.9210.93123.923.40.7411.93618min16.518.10.62014.111.00.366.91282619.220.75418.515.80.507.32213(t3.300.580.091.902.500.101.767.003

2、.00s0.130.030.120.100.160.200.240.340.22 粘土n909090909090524141max28.720.60.82424.924.60.2727.55422min17.5180.53313.811.60.0110.621823.619.340.71619.418.30.2313.83616t2.200.490.072.502.900.073.609.003.00s0.090.030.090.130.160.280.260.240.18 殘積粘性土n353535353535211919max26.520.70.92623.125.70.4723.65020

3、min15.417.70.50111.68.7-0.088.217922.719.40.69818.117.10.2411.83516t2.300.560.073.003.600.073.5811.003.00s0.100.030.100.160.210.290.300.310.184.1.2 各土層承載力特征值、壓縮模量（變形模量）綜合成果承載力特征值、壓縮（變形）模量等見表 4-2表 4-2 承載力特征值、壓縮（變形）模量分層統(tǒng)計(jì)成果表地層 編號(hào)層名室內(nèi) 巖土試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入綜合取值（kpa）es（mpa）n（擊）fak（kpa）es（mpa）為k（kpa）es（1-2）（mpa）粉質(zhì)粘土19

4、07.37.416010.01708.0粘土45013.816.845018.040016.0殘積粘性土20011.821.026023.026012.0強(qiáng)風(fēng)化泥巖42.9420eo=44.0中風(fēng)化泥巖frk= 5.86 mpafa=1300kpa4.1.3 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)見表4-3表 4-3 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)層號(hào)層名狀態(tài)鉆孔灌注樁長螺旋壓灌樁qsia（kpa）qpa（ kpa）qsia（kpa）qpa（ kpa）粉質(zhì)粘土可3829粘土硬4939殘積粘性土硬4536強(qiáng)風(fēng)化泥巖硬6858900中風(fēng)化泥巖中風(fēng)化17022001401800第三節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4.3.1 設(shè)計(jì)資料住宅樓高 98.8

5、m , 33 層，整體為一矩形，長40m 寬 10m，占地面積 400 ，每層荷重按16.0kn/m2考慮，則建筑總載荷f=211200kn 。結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻厚 0.3m, 長 10m，共 8 面?；A(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，采用旋挖成樁工藝，泥漿護(hù)壁。承臺(tái)埋深 1.5m。土層情況為：01.5 粉質(zhì)粘土，厚度1.5m ；i. 57.2m 粘土，厚度5.7m ；7.211.2m 殘積粘性土，厚度4m ;ii. 219.7m 強(qiáng)風(fēng)化泥巖，厚度8.5m ；19.7m 中風(fēng)化泥巖。各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見本章第一節(jié)。4.3.2 樁基持力層及樁長確定根據(jù)工程地質(zhì)情況，選擇第層中風(fēng)化泥巖為持力層，

6、樁徑d=1m ，承臺(tái)埋深 1.5m ，樁進(jìn)入持力層4.0m ，深入承臺(tái) 0.2m ，則樁長i =4 8.5 4 5.7 1.5-1.5 = 22.2m 4.3.3 單樁承載力的確定一、 單樁豎向極限承載力的確定根據(jù)上述條件，樁身周長u =3.142m ，樁端面積a0.785m 2根據(jù)規(guī)范，有經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法公式：quk=q skq pru qlsiq i a p （4.1）式中quk 單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值；qsk、qpk 分別為總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值和總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；u 樁身周長；qsik 樁側(cè)第 i 層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；li 樁周第 i 層土的厚度；qpk 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；ap 樁端面積。則

7、（取值于表4-3）quk=3.142 170 4 68 8.5 45 4 49 5.7 2200 0.785 = 7122.76kn 二、 單樁豎向承載力特征值的確定根據(jù)規(guī)范廠1小ra quk （ 4.2）k 式中ra 單樁豎向承載力特征值; k 安全系數(shù)。取安全系數(shù) k=2，則單樁豎向承載力特征值1 raquk =7122.76/2 =3561.38kn 4.3.4 總樁數(shù)、布樁及承臺(tái)尺寸的確定一、總樁數(shù) n因承臺(tái)尺寸未知，所以先初步確定樁數(shù)，待布樁完成并確定承臺(tái)尺寸后再驗(yàn)算樁數(shù)是否滿足條件n f（4.3）ra 式中n總樁數(shù)；f 建筑總載荷。n =211200 3561.38 =59.3 考

8、慮到承臺(tái)重量等因素，取n =64 二、樁距根據(jù)規(guī)范規(guī)定，兩樁中心距不宜小于樁身直徑的3 倍，因而?。簊a= 3d = 3.0m 而邊樁的中心到承臺(tái)邊緣距離不能小于樁的直徑，同時(shí)邊樁的外邊緣到承臺(tái)邊緣的距離不能小于 150mm ，故取邊距為500mm。三、承臺(tái)及樁的布置1. 根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)及載荷要求，布置8 個(gè)承臺(tái)，承臺(tái)均分載荷fk =f=26400kn 8 式中fk 承臺(tái)受建筑物載荷。每個(gè)承臺(tái)布樁8 根。詳見附圖 a 承臺(tái)布置平面圖。2. 承臺(tái)厚度樁基的承臺(tái)厚度應(yīng)該滿足柱（墻）對(duì)承臺(tái)的沖切承載力與基樁對(duì)承臺(tái)的沖切承載力要求。沖切破壞錐體采用自柱（墻）邊或者承臺(tái)變階處到相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成

9、的錐體，錐體斜面與承臺(tái)底面的夾角不應(yīng)小于45 。根據(jù)此規(guī)定及上文確定的樁距與邊距初步確定承臺(tái)形狀尺寸為：長 11.0m ，寬 5.0m ，高 1.0m。承臺(tái)結(jié)構(gòu)詳見附圖b 承臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。4.3.5 樁基承載力驗(yàn)算一、承臺(tái)及上覆土重承臺(tái)混凝土采用c35，取其重量為，暫不考慮鋼筋質(zhì)量，則承臺(tái)及上覆土重: g= dah 25 -；，d 11 5 1.0 0.3 10 0.5 =1880.5kn 式中g(shù) 承臺(tái)及上覆土重；d 上覆土重度，取18kn/m3a 承臺(tái)占地面積；h 開挖深度。二、樁基承載力驗(yàn)算若不考慮承臺(tái)效應(yīng)，根據(jù)上述條件可知復(fù)合樁基豎向承載力特征值為：qukr 仝=3561.38kn 2 而基

10、樁載荷設(shè)計(jì)值fkg n k 3535.06kn :：: r 8 式中n 基樁載荷設(shè)計(jì)值。符合要求。樁基不受水平載荷。4.3.6 樁基沉降驗(yàn)算建筑樁基沉降變形的計(jì)算值不應(yīng)大于其允許值。因承臺(tái)受力均勻，驗(yàn)算其中點(diǎn)處沉降是否符合要求即可：scs =4丄 m zl （4.4）i 三esi帀=寸l （4.6）式中s 樁基最終沉降量（mm）屮一樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，沒有當(dāng)?shù)乜煽拷?jīng)驗(yàn)時(shí)按建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.5.11條確定；-e 樁基等效沉降系數(shù)，可按式（4.5 ）得出；s采用 bouss in esq解，按實(shí)體深基礎(chǔ)分層總與法計(jì)算出的樁基沉降量（mm）；po 在載荷效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下承臺(tái)底的平均附加壓力；n

11、 樁基的沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)量；乙一樁端平面的載荷作用面到第i 層土底面距離；i樁端平面載荷計(jì)算點(diǎn)到第i 層土底面深度范圍內(nèi)的平均附加應(yīng)力系數(shù)，按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范附錄d 選用；esi 等效作用面以下第i 層土的壓縮模量（mpa）, 采用地基土在自重壓力到自重壓力加附加壓力作用時(shí)的壓縮模量；nb 矩形布樁時(shí)短邊布樁數(shù)，布樁不規(guī)則時(shí)按式（4.6）確定， nb 1； nb=1 時(shí)，可b -1 2 不 e(4.5)按建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.14 計(jì)算；co、g、c2 依據(jù)群樁距徑比sa/d、長徑比 l/d 和基礎(chǔ)長寬比lc/bc，按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范附錄 e 確定；lc、bc、n分別為矩形

12、承臺(tái)的長、寬和總樁數(shù)。根據(jù)已知條件，據(jù)規(guī)范?。?1.08 co =0.176 g =1.619 c2 =5.570 rib =2 z1=12.5m, z2=16.5m, =0.090 :-2 =0.064 nu軸向壓力承載力的設(shè)計(jì)值；0.9 可靠度調(diào)整系數(shù)；：鋼筋混凝土的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù); fc 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；a 構(gòu)件截面面積；f y 縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；則（取值于表4-2):2 -1 e_0,1761.619 2 1 5.570 一315p0 嚴(yán)00 188 .511 5 1 3。5 10=496kn/m2 11 5 s“ 1.08 0.315 496 ? 4 空12

13、 66.2mm 16 因建筑物高度hg =98.8m :：: 100m ，則需4.3.7 樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、配筋設(shè)計(jì)采用 c25 強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，縱筋采用結(jié)合已知條件：軸向壓力承載力設(shè)計(jì)值s_ 350mm ，滿足要求?；炷凛S心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=11.9n/mm縱筋抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy =360n/mm 2構(gòu)件截面面積a =0.785 106 mm2計(jì)算長度 i。=1 =22.2m 因 l0d =22.2 則查表可知穩(wěn)定系數(shù)即=0.65根據(jù)公式hrb400 級(jí)。nu 二 ra 二 3561 ?38kn nu =0.9 (c a f y as) (4.7) 式中m y = nixi (4.10

14、)(4.8)式中n 荷載效應(yīng)基本組合下樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值；屮c 基樁成樁的工藝系數(shù)，按建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.8.3 條確定；fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；aps 樁身截面面積。結(jié)合設(shè)計(jì)條件，取 c=0.8則- cfcaps =0.8 11.9 0.785 103 =7473.2kn n =3561.38kn 滿足要求。4.3.8承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算上文初步確定了承臺(tái)尺寸：長11.0m ，寬 5.0m，高 1.0m。詳見附圖 b 承臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)規(guī)范，承臺(tái)主體混凝土采用c35 級(jí)，保護(hù)層取200mm ，其下做 100mm 厚 c7.5素混凝土墊層。一、受彎計(jì)算和承臺(tái)配筋兩樁條形承臺(tái)與多樁矩形承臺(tái)的彎矩

15、計(jì)算截面應(yīng)取在柱邊與承臺(tái)的變階處。結(jié)合附圖 b 承臺(tái)構(gòu)造圖與圖4-1 ( 第 21 頁) 承臺(tái)彎矩計(jì)算示意圖，按照下列公式mxni y ( 4.9)as 全部縱向鋼筋的截面面積?？汕蟮每v筋截面面積as1 / nu 1 3561.38 1000 ( fc a):f； 0.9360 0.9 0.65 為負(fù)值，則采用最小配筋率配筋2 a； =a-:min= 4317.5mm 如果采用 14 20 ，=-9037.97mm2tmin =0.55% a； = 4398.8mnf =4398.80.56%785000 可以。根據(jù)規(guī)范對(duì)箍筋的要求，選用保護(hù)層厚度取 50mm 。詳見附圖二、樁身承載力驗(yàn)算依據(jù)

16、規(guī)范，樁頂軸向壓力設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足: hpb300 級(jí)，直徑 6mm，間距 200mm 的螺旋式箍筋 , c 單樁及承臺(tái)配筋圖。-11.9 0.785 106式中m x、my 分別為繞x 軸、 y 軸方向計(jì)算截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；x、切一垂直 y、x 軸方向自樁軸線到相應(yīng)計(jì)算截面的距離；ni 不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合下第i 基樁或者復(fù)合基樁的豎向反力設(shè)計(jì)值。1?因沿 x 方向樁基均在剪力墻載荷以內(nèi)，承臺(tái)不受彎矩作用，按最小配筋率配筋：選用hrb335 級(jí)鋼筋，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為fy 300n/mm 2。則沿 x 方向布設(shè)鋼筋截面面積億 ：訕 =5 1.0 1060.2%=10000mm2

17、筋率10262 7 ；?x 6 =0.205% 0.2% 51.0x10 滿足要求。2. 求得 y 方向彎矩m nixi0.3 3561.38 4 =4273.66kn|_m 沿 y 方向布設(shè)鋼筋截面面積asy 叫 15828.36mm2y0.9h0fy 16024.2 6 =0.146% ：: 0.15% 11m0x106偏小，取 53 20 則=0.151% ，滿足要求。詳見附圖 c 單樁及承臺(tái)配筋圖。二、受沖切計(jì)算根據(jù)規(guī)范1.承臺(tái)受剪力墻沖切承載力可按下列公式計(jì)算：fl _ - hp，-0um fth0 (4.12 )0. 8 4 0. 2 式中fl 不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合

18、下作用在沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計(jì)值；hp 承臺(tái)受沖切承載力截面高度的影響系數(shù)，h ：800mm 時(shí)取 0.1, h ? 2000mm 時(shí)取 0.9, 其間按線性內(nèi)插法取值；根據(jù)規(guī)范要求，若取間距為175mm, 則實(shí)際配筋 27 22 的鋼筋 ,a = 10262.7mm，配根據(jù)規(guī)范要求，若取間距為筋率200mm, 則實(shí)際配筋51 20 的鋼筋 ,a=16024.2mm，配(4.11 )(4.13 )p 柱（墻）沖切系數(shù)；um 承臺(tái)沖切破壞椎體有效高度一半處的周長；ft 承臺(tái)混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；ho 承臺(tái)沖切破壞椎體有效高度；f 不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，載荷效應(yīng)基本組合下的柱或墻底的豎向荷載設(shè)計(jì)

19、值；qi 不計(jì)承臺(tái)和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合下的沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復(fù)合樁基的反力設(shè)計(jì)值的和。九一沖垮比， 人= ao/ho，ao為柱（墻）邊或者承臺(tái)變階處至樁邊水平距離；k 0.25時(shí)取 0.25, ; ? .1.0 時(shí)取 1.0 ；結(jié)合附圖 b 承臺(tái)構(gòu)造圖與圖4-2 （第 21 頁）柱對(duì)承臺(tái)的沖切計(jì)算示意圖：x 方向基樁均在剪力墻受力范圍內(nèi)，不受沖切作用；y 方向沖切承載力：求得fly =26400 - 0 =26400kn 加 pumfth0 =0.983 0.8 22300 1.57 1000 =27532650.4n =27532.7kn 27532.7kn 26400kn 滿足要求。三、受剪計(jì)算根據(jù)規(guī)范，承臺(tái)斜截面的受剪承載力按照下式計(jì)算：v