人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較

人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較 人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中常常用到的基礎(chǔ)形式 這兩種 基礎(chǔ)形式在概念 設(shè)計(jì) 受力機(jī)理等方面到底有些什么區(qū)別和聯(lián)系卻沒有進(jìn)行過 對(duì)比和分析 本文僅從兩者的以上幾方面進(jìn)行一些初步的探討和對(duì)比 然后通過 一個(gè)工程設(shè)計(jì)實(shí)例舉例進(jìn)行說明 1 1 人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)的定義和受力機(jī)理人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)的定義和受力機(jī)理 所謂墩基礎(chǔ)是指 長度大于 3m 直徑不小于 800mm 且長度與墩身直徑比 小于 6 或長度與擴(kuò)底直徑的比值小于 4 的獨(dú)立剛性基礎(chǔ) 墩身有效長度不宜超過 5m 人工挖孔灌注樁顧名思義是一種以人工挖孔位施工方式的大直徑灌注樁 其 樁身直徑 800mm 樁長不宜大于 40m 也不宜小于 6m 樁長度小于 6m 的按 照墩基礎(chǔ)考慮 樁長度雖然大于 6m 但樁長度 L 與擴(kuò)底直徑 D 之比小于 3 的 仍然按照墩基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì) 由此可見樁和墩基礎(chǔ)從構(gòu)造上是以長度是否大于 6m 長度 L 與擴(kuò)底直徑 D 之比是否大于 3 來區(qū)分的 從地基變形破壞機(jī)理上看兩種基礎(chǔ)是有區(qū)別的 從概念上說 中 小直徑樁 特別是摩擦樁地基的受力主要是由于土的剪切滑動(dòng) 大直徑 包括擴(kuò)底 樁的 Q S 曲線是緩慢變形的 其變形主要是土的體積壓縮 所以在墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中 地 基承載力采用小直徑樁的端阻力值往往偏大 采用天然地基承載力特征值進(jìn)行深 度往往偏小 所以在墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中一般采用修正后的地基承載力特征值或按抗 剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力這種承載力的差別直接與樁徑 或擴(kuò)底直徑 相關(guān) 樁的擴(kuò)底直徑越大越接近天然基礎(chǔ)的承載力和破壞機(jī)制 這一點(diǎn)可以從大直徑 樁承載力計(jì)算中看出 2 2 人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)比人工挖孔灌注樁和墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法對(duì)比 對(duì)大直徑 d 800 干作業(yè)樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算 根據(jù)樁的類型不同 是否對(duì)土有擠密作用 是否對(duì)土有擾動(dòng) 其基礎(chǔ)的承載 力也是不同的 以成都地區(qū)中密卵石地基為例 混凝土預(yù)制樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn) 值可達(dá)到 8000 9000kpa 而沉管灌注樁只能達(dá)到 6400 8000kpa 鉆 沖 孔灌注樁只能達(dá)到 2000 2500kpa 人工挖孔灌注樁一般能達(dá)到 3500 5000kp a 對(duì)于大直徑擴(kuò)底人工挖孔灌注樁 如果樁長不是很長 其承載力一般由樁端 阻力提供 樁側(cè)阻力所提供的承載力很小 幾乎可以忽略 這是因?yàn)?擴(kuò)底段及 其上 2m 范圍內(nèi)不可計(jì)入樁側(cè)阻力 這樣能夠計(jì)入側(cè)阻力的樁長實(shí)際上就很少了 以成都該項(xiàng)目為例 實(shí)際樁側(cè)阻力占總的樁承載力的百分比不足 2 完全可以 忽略 這樣樁的極限承載力計(jì)算可以簡化為下式 如果假設(shè)樁底擴(kuò)大頭面積和天然地基基礎(chǔ)底面積相等 這樣天然基礎(chǔ)與樁基 礎(chǔ)的承載力的比較可以簡化為地基承載力的比較 值得注意的是 天然地基承載力計(jì)算公式中 上部荷載使用的是標(biāo)準(zhǔn)值 地 基承載力使用的是特征值 而樁基承載力計(jì)算公式中 上部荷載使用的是設(shè)計(jì)值 地基承載力使用的也是設(shè)計(jì)值 如果近似的認(rèn)為上部荷載標(biāo)準(zhǔn)值與上部荷載設(shè) 計(jì)值之間的比值關(guān)系 k1大概為 1 25 1 30 之間 不考慮結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù) 這 樣天然地基承載力與樁基承載力的比較可以簡化為下列兩系數(shù)之間的比較 即 比較a b二者的差別即可看出天然地基和大直徑樁基的差別 也就是未經(jīng)提 高的墩基礎(chǔ)承載力與大直徑樁基礎(chǔ)承載力的比較 在眾多參考資料和設(shè)計(jì)實(shí)例中 設(shè)計(jì)墩基礎(chǔ)時(shí)使用了 1 1 1 2 的提高系數(shù) 即考慮墩基礎(chǔ)為界于樁與天然基礎(chǔ) 之間的一種基礎(chǔ)形式 考慮其承載力的適當(dāng)提高 3 3 工程實(shí)例對(duì)比工程實(shí)例對(duì)比 現(xiàn)在以成都高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)人民法院審判法庭綜合樓及成都高新技術(shù)產(chǎn) 業(yè)開發(fā)區(qū)檢察院綜合樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為例 我們可以比較兩種基礎(chǔ)計(jì)算上的差別和聯(lián) 系 以下是兩種基礎(chǔ)在不同的擴(kuò)底直徑下的承載力對(duì)比 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告 成都地 區(qū)地質(zhì)條件基本情況 以中密卵石層為樁端持力層 中密卵石層的極限端阻值為 3800kpa 天然地基承載力特征值fak為 550 kpa 不考慮地基的寬度修正 僅 考慮地基的深度修正 該項(xiàng)目有地下室 埋深約為 12 8m 設(shè)地下水位約為室外 地面以下 2m 這樣修正后的地基承載力特征值fa約為 1118 kpa 即 a 值為 11 18 kpa b 值可按公式 9 計(jì)算 其中 p可按表 2 取 sp取 1 65 k1取 1 25 表 3 兩種地基承載力的對(duì)比 a kpa 118 1 21 51 82 02 2 擴(kuò)底直徑 D m 1463 21358 31278 21234 11195 5 b kpa 2 52 83 03 23 4 1145 61103 21078 11055 11034 0 可以看出 對(duì)于大直徑樁與墩兩者的承載力差別不大 而對(duì)于小直徑的樁與 墩兩者的承載力差別就比較大了 而且直徑越小差別越大 表面上看 樁端承載 力比天然地基的承載力大很多 但是由于大直徑樁承載力的折減 兩者的差別減 小 這種差別也隨直徑的加大而越來越小 也就是說 隨著樁直徑的加大 其受 力性能越來越與天然基礎(chǔ)相接近 這從理論上也是合理的 而隨著直徑的減小 基礎(chǔ)的受力則越來越接近于樁 與天然基礎(chǔ)的受力機(jī)理差別就顯現(xiàn)出來了 事實(shí) 上 墩基礎(chǔ)和天然地基也有一定的差別 墩基礎(chǔ)