(整理)CFG樁復合地基設(shè)計如何提設(shè)計要求.

1、精品文檔CFG樁復合地基設(shè)計如何提設(shè)計要求一、前言當前CFG樁復合地基在高層建筑地基處理得到了廣泛應(yīng)用，但復合地基設(shè)計在不同地 區(qū)有不同的方式，有的地區(qū)結(jié)構(gòu)工程師既作上部結(jié)構(gòu)又作復合地基設(shè)計，有的地區(qū)則是結(jié)構(gòu)工程師作上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計，巖土工程師作復合地基設(shè)計，復合地基設(shè)計資料和設(shè)計要求由結(jié)構(gòu)工程師提供。其中，經(jīng)常遇到的一個問題是結(jié)構(gòu)工程師提供的設(shè)計資料不全或設(shè)計要 求不夠準確。由于設(shè)計資料不齊全或設(shè)計要求不夠準確、甚至不合理，給復合地基設(shè)計帶來許多困難，或給工程帶來不應(yīng)有的損失。顯然，討論一下如何提供設(shè)計資料和設(shè)計要求是有益的。二、CFG樁復合地基設(shè)計所需的資料CFG樁復合地基設(shè)計需提供如下

2、的資料：(1)工程地質(zhì)勘察報告；(2)相關(guān)的建筑、基礎(chǔ)平面圖和剖面圖；標明土 0.00對應(yīng)的標高；基底標高；電梯井、集水坑底標高；基礎(chǔ)外輪廓線；若有裙 房應(yīng)標明主樓和裙房(或車庫)的相關(guān)關(guān)系以及裙房(或車庫)的基礎(chǔ)形式和幾何尺寸。(3)建筑物荷載；(a)相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時基礎(chǔ)底面處的平均壓力值(用于地基承載力驗算)；(b)相應(yīng)于荷載效應(yīng)準永久組合時基礎(chǔ)底面處的平均壓力值(用于地基變形驗算)；(c)當主樓周圍有裙房(或車庫)時，還應(yīng)提供裙房(或車庫)基底壓力標準值， 以便考慮能否以及怎樣對主樓地基承載力進行修正。(d)當需作抗沖切驗算時(如框筒體系)，尚需提供荷載設(shè)計值。(4)設(shè)計要求的復

3、合地基承載力和變形。 三、常見的幾個問題(1)問題1:只提復合地基承載力特征值不小于多少、復合地基變形不大于多少而 不提供荷載復合地基計算有兩個主要內(nèi)容，一是復合地基承載力計算，二是復合地基變形計算。復合地基承載力是根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002 (后稱地基規(guī)范)和建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 JGJ79-2002 (后稱地基處理規(guī)范)，按下式驗算：Pk = fa = fspk +%(d0.5)(1)式中 Pk -相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時基礎(chǔ)底面處的平均壓力值；fa -修正后復合地基承載力特征值(根據(jù)地基處理規(guī)范，只做深度修正，且修正系數(shù)取1)；fspk -復合地基承載力特征值；?m

4、 -基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d -基礎(chǔ)埋置深度。(1)式的左邊是荷載，右邊是抗力，公式表示荷載不能大于抗力。地基處理設(shè)計人員根據(jù)結(jié)構(gòu)工程師提供的復合地基承載力不低于某一限值的要求，作復合地基設(shè)計，確定設(shè)計參數(shù)和承載力特征值fspk ,再根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度計算深度修正項?m（d -0.5），由（1）式右部求得經(jīng)深度修正后的復合地基承載力特征值fa。由于沒有提供荷載Pk,無法按（1）式對荷載和抗力進行比較，設(shè)計者無法了解自己的設(shè)計安全儲備是 多少。因此，結(jié)構(gòu)工程師提設(shè)計要求時不能遺漏提供荷載。CFG樁復合地基變形計算， 是按地基處理規(guī)范 確定復合土層的復合模量，再按地基規(guī)范有關(guān)規(guī)定計算復合地基

5、變形，其中規(guī)定用于計算變形的荷載為相應(yīng)于荷載效應(yīng)準永 久組合時的基礎(chǔ)底面處的附加壓力Po,它是使地基產(chǎn)生變形的有效應(yīng)力，數(shù)值上等于相應(yīng)于荷載效應(yīng)準永久組合時的基礎(chǔ)底面平均壓力P產(chǎn)生的有效應(yīng)力（若有地下水須扣除地下水對建筑物的浮力）與基礎(chǔ)底面處原有土的自重應(yīng)力（自重應(yīng)力是有效應(yīng)力）之差，要計算 Po必須知道相應(yīng)于荷載效應(yīng)準永久組合時的基礎(chǔ)底面處的壓力P、地下水類型及標高、基礎(chǔ)埋深d、和基底以上各層土的重度 丫。顯然，若不提供荷載就無法計算變形；或者只提供基底壓力標準值，讓地基處理設(shè)計人員用基底壓力標準值計算變形是不規(guī)范的；甚至什么荷載都不提供，讓地基處理設(shè)計人員用設(shè)計要求的復合地基承載力特征值去

6、計算變形，無論在規(guī)范上還是在概念上就更不合理 了。（2） 問題2:基底壓力標準值是多少就要求復合地基承載力特征值fspk不小于多少比如，某工程基底壓力標準值為400kPa,設(shè)計就要求復合地基承載力特征值fspk不低于400kPa,甚至還有的在 400kPa的基礎(chǔ)上增力口 2040kPa作為安全儲備。產(chǎn)生上述問題的原因主要是疏漏了地基處理規(guī)范 對承載力可以作深度修正的規(guī)定，或沒有進行具體計算分析采用了過分簡化的處理方式，認為無非就是保守一點、把深度修正項作為安全儲備而已。但實際工程不是這么簡單，下面分兩種情況加以討論：（a） 按承載力控制設(shè)計的工程由（1）式可知，fspk - Pk - m(d

7、-0.5)(2)精品文檔由（2）式可知，滿足荷載要求的復合地基承載力與基礎(chǔ)埋深密切相關(guān)，對淺埋基礎(chǔ)深度修正項Ym（d -0.5）數(shù)值較小，對工程影響不大；對高層建筑基礎(chǔ)埋深很大，不考慮深度修正項是不合理的。比如，某工程基底壓力標準值為400kPa,基礎(chǔ)埋深8.5m,基底以上土的加權(quán)平均重度為20KN/m3,由（2）式求得fspk >240kPa滿足設(shè)計要求。若設(shè)計要求 400kPa比規(guī)范允許值高了 67%,將造成不必要的浪費。（b） 按地基變形控制設(shè)計的工程地基處理規(guī)范規(guī)定，CFG樁復合地基變形按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范）GB50007的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，復合土層的分層與天然地基相同各復合土層的

8、壓縮模量等于該層天(3)然地基壓縮模量的1倍，£ = f型 fak式中fak -基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值。根據(jù)地基規(guī)范），按變形控制設(shè)計的地基均應(yīng)滿足承載力計算的有關(guān)規(guī)定，也就是說，復合地基設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足承載力和變形兩個條件。按變形控制進行地基設(shè)計通常按如下方法確定設(shè)計要求的承載力：首先按（2）式確定的fspk作復合地基設(shè)計，確定樁長、樁徑、樁距、褥墊厚度和樁體強度。根據(jù)地質(zhì)報告提供的fak按（3）式計算模量提高系數(shù) 之計算復合地基變形，當復合地基變形滿足設(shè)計要求時，相應(yīng)的fspk就是設(shè)計要求的復合地基承載力；當復合地基變形不滿足設(shè)計時，需調(diào)整設(shè)計參數(shù)（增大樁長或減小樁距）重新

9、設(shè)計， 直到復合地基變形滿足設(shè)計要求為止，相應(yīng)的復合地基承載力特征值f spk才是所要求的復合地基承載力。例1:某工程，基礎(chǔ)尺寸為 24X24m2,地表標高為50m地下水標高30m,基礎(chǔ)埋深10.5m,基 底壓力標準值480kPa,準永久組合值440kPa,相關(guān)的土層厚度及物理力學指標如表 1所示。 設(shè)計要求采用 CFG樁復合地基方案進行地基處理，建筑物沉降量不大于200mm。4*I>-WMt隼表1土層 編R層底標高重度壓縮模量側(cè)阻特 征值端阻特 征值承載力特 征值土層名稱(m(KN/m3)(MPa(kPa)(kPa)(kPa)39.520820粉質(zhì)粘土 133201230700160粉

10、土292020251000中砂52012粉質(zhì)粘土由（2）式fspk - Pk - m(d - 0.5) = 480 - 20(10.5 一 0.5) = 280kPa按fspk = 280kPa,作復合地基設(shè)計，設(shè)計參數(shù)選用樁長 L= 8m,樁距S=1.7m,褥墊厚度200mm經(jīng)計算：R.Ra =416KN , fspk =ma + P(1 m)fak = 297kPa , p Apfa = fspk m(d -0.5) = 297 20(10.5 -0.5) =497kPa >480kPa承載力滿足設(shè)計要求。模量提高系數(shù)f = f即=生7 =1.9,復合地基變形為S= 72mm不大于設(shè)

11、計要求的200mm fak 160故對該工程提承載力要求應(yīng)為復合地基承載力特征值不小于280kPa即可。如果基底壓力標準值是多少就要求復合地基承載力是多少，甚至還要增大安全儲備，要求復合地基承載力特征值不小于520kPa,將給工程帶來許多問題。按fspk >520kPa的要求作復合地基設(shè)計，設(shè)計參數(shù)選用樁長L=9m,樁距S=1.07m,才能滿足設(shè)計要求，并有：fspk=526kPafa=726kPa (此值遠大于 480kPa)。fspk 526 一模重提圖系數(shù)-= 3.29 ,復合地基變形為 S= 37mm遠小于設(shè)計要求fak160的 200mm設(shè)計要求不同，設(shè)計參數(shù)和工程量也就不同。

12、表2給出的是兩種設(shè)計要求時的設(shè)計參數(shù)和工程量。表2設(shè)計要求 fspk(kPa)樁長 (成樁徑(mm)樁距 (m)樁數(shù)方量(m3)fa (kPa)變形(mm)28084001.72002004897252094001.0750356872637由表2可知，按fspk >520kPa的要求作復合地基設(shè)計比按fspk >280kPa增加方量184%,除了增加造價和工期之外，技術(shù)上也有諸多問題，比如，為提高承載力需增加樁長或縮小樁距，對本工程樁端應(yīng)落在第 層中砂上。樁長 9m已落在層中砂中偏下的部位，且樁距小于3倍樁徑，超出規(guī)范要求。第 層為飽和粉土，如此小的樁距，采用長螺旋鉆泵送混凝土

13、成樁工藝，將導致竄孔頻頻發(fā)生。顯然，按 fspk > 520kPa的要求作復合地基設(shè)計是不合理 的。若設(shè)計要求復合地基變形不超過50mm,按fspk > 280kPa的設(shè)計要求確定的設(shè)計參數(shù)數(shù)樁長L = 8m樁距S=1.7m不能滿足設(shè)計要求的限值。將設(shè)計參數(shù)調(diào)整為樁長 L= 9G樁距S=1.35m, fspk =393kPa fa=593kPa 復合地基變形為 S= 49mm即此時的設(shè)計要求為fspk >393kPao竣工后做復合地基靜載檢驗將此值作為驗收條件。(3)問題3:主裙樓一體的結(jié)構(gòu)只提供主樓的荷載不提供裙房基底壓力主裙樓一體的結(jié)構(gòu)， 主樓采用CFGtt復合地基時，允

14、許對主體結(jié)構(gòu)地基承載力按 地基 處理規(guī)范的有關(guān)規(guī)定作深度修正，將基礎(chǔ)底面以上的荷載按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，當超載寬度大于基礎(chǔ)寬度的兩倍時， 可將超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深， 基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時，取小值。若不提供裙房的基底壓力， 無法將基礎(chǔ)兩側(cè)的超載折算成土層厚度對主樓復合地基承載 力作深度修正。（四）荷載嚴重不均如何提設(shè)計要求地基規(guī)范規(guī)定，當?shù)鼗帘容^均勻，上部結(jié)構(gòu)剛度比較好。、梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6 ,且相鄰柱荷載及柱間距的變化不超過20%,基底反力按線性分布。同一基礎(chǔ)下如果荷載水平相差較大，比如框架-筒體體系，核心筒部分的荷載占總荷載的百分比甚至超過 50%,這時不能用平均基底壓力進行地基設(shè)計，可對不同荷載水平區(qū) 段分別給出荷載和承載力要求。除前述荷載外還要提供用于驗算沖切的荷載設(shè)計值