樁基礎(chǔ)設(shè)計全過程

1、第四章基礎(chǔ)方案評價與設(shè)計第一節(jié)巖土參數(shù)統(tǒng)計4.1.1 各土層的主要物理力學性質(zhì)分層統(tǒng)計各土層物理力學性質(zhì)見表4-1表4-1各土層物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計成果表地層名稱項目含水量w%濕重度丫3kN/m孔隙比e塑限Wp%塑性指數(shù)必液性指數(shù)Il壓縮模量MPa宜男內(nèi)聚力kPa內(nèi)摩擦角（4度）粉質(zhì)粘土n343434343434211717max32.9210.93123.923.40.7411.93618min16.518.10.62014.111.00.366.9128科2619.220.75418.515.80.507.32213(T3.300.580.091.902.500.101.767.003.0

2、080.130.030.120.100.160.200.240.340.22粘土n909090909090524141max28.720.60.82424.924.60.2727.55422min17.5180.53313.811.60.0110.6218科23.619.340.71619.418.30.2313.83616(T2.200.490.072.502.900.073.609.003.0080.090.030.090.130.160.280.260.240.18殘積粘性土n353535353535211919max26.520.70.92623.125.70.4723.65020mi

3、n15.417.70.50111.68.7-0.088.2179科22.719.40.69818.117.10.2411.83516(T2.300.560.073.003.600.073.5811.003.0080.100.030.100.160.210.290.300.310.184.1.2 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)計成果表地層編P層名室內(nèi)巖土試驗標準員入綜合取值敘(kPa)Es(MPa)N（擊）啟(kPa)Es(MPa)向(kPa)Es(1-2)(MPa)粉質(zhì)粘土1907.37.4

4、16010.01708.0粘土45013.816.845018.040016.0殘積粘性土20011.821.026023.026012.0強風化泥巖42.9420E0=44.0中風化泥巖frk=5.86MPafa=1300kPa4.1.3 樁基設(shè)計參數(shù)樁基設(shè)計參數(shù)見表4-3表4-3樁基設(shè)計參數(shù)l=tp.層名狀態(tài)鉆孔灌注樁長螺旋壓灌樁層pqsia(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強風化泥巖硬6858900中風化泥巖中風化17022001401800第三節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計住宅1I1高98.8m,33層，整體為一矩形，長40m

5、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。基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，采用旋挖成樁工藝，泥漿護壁。承臺埋深1.5m。土層情況為：01.5粉質(zhì)粘土，厚度1.5m；1.57.2m粘土，厚度5.7m；7.211.2m殘積粘性土，厚度4m；11.219.7m強風化泥巖，厚度8.5m;19.7m中風化泥巖。各土層物理力學性質(zhì)指標見本章第一節(jié)。4.3.2 樁基持力層及樁長確定根據(jù)工程地質(zhì)情況，選擇第層中風化泥巖為持力層，樁徑d=1m,承臺埋深1.5m,樁進入持力層4.0m,深入承臺0.2m,則樁長I=4

6、8.545.71.5-1.5=22.2m4.3.3 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Ap=0.785m2p根據(jù)規(guī)范，有經(jīng)驗參數(shù)法公式：Quk=Qsk+QpEqlsdiAp(4.1)式中Quk一單樁極限承載力標準值；Qsk、Qpk一分別為總極限側(cè)阻力標準值和總極限端阻力標準值；u一樁身周長；qsik一樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值；li一樁周第i層土的厚度；qpk一極限端阻力標準值；Ap一樁端面積。則(取值于表4-3)Quk=3.1421704688.5454495.722000.785=7122.76kN二、單樁豎向承載力特征值的確定

7、根據(jù)規(guī)范1c/C、Ra-Quk(4.2)K式中Ra一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1Ra=-Quk=7122.76/2-3561.38kN4.3.4 總樁數(shù)、布樁及承臺尺寸的確定一、總樁數(shù)n因承臺尺寸未知，所以先初步確定樁數(shù)，待布樁完成并確定承臺尺寸后再驗算樁數(shù)是否滿足條件n=（4.3）Ra式中n一總樁數(shù)；F一建筑總載荷。n=2112003561.38=59.3考慮到承臺重量等因素，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邊緣距離不能小于樁的直徑，同時邊樁的外邊緣到承臺邊緣的距離

8、不能小于150mm,故取邊距為500mm。三、承臺及樁的布置1 .根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)及載荷要求，布置8個承臺，承臺均分載荷Fk=F=26400kN8式中Fk一承臺受建筑物載荷。每個承臺布樁8根。詳見附圖A承臺布置平面圖。2 .承臺厚度樁基的承臺厚度應(yīng)該滿足柱（墻）對承臺的沖切承載力與基樁對承臺的沖切承載力要求。沖切破壞錐體采用自柱（墻）邊或者承臺變階處到相應(yīng)樁頂邊緣連線所構(gòu)成的錐體，錐體斜面與承臺底面白夾角不應(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形狀尺寸為：長11.0m,寬5.0m,高1.0m。承臺結(jié)構(gòu)詳見附圖B承臺結(jié)構(gòu)圖。4.3.5 樁基承載力驗算一、承臺及上覆

9、土重承臺混凝土采用C35,取其重量為，暫不考慮鋼筋質(zhì)量，則承臺及上覆土重:G=dAh25d1151.00.3100.5=1880.5kN式中G一承臺及上覆土重；%一上覆土重度，取18kN/m3A一承臺占地面積；h一開挖深度。二、樁基承載力驗算若不考慮承臺效應(yīng)，根據(jù)上述條件可知復合樁基豎向承載力特征值為：QukR=3561.38kN2而基樁載荷設(shè)計值FkGN=3535.06kN:二R8式中N基樁載荷設(shè)計值。符合要求。樁基不受水平載荷。4.3.6 樁基沉降驗算建筑樁基沉降變形的計算值不應(yīng)大于其允許值。因承臺受力均勻，驗算其中點處沉降是否符合要求即可：s=WcS'=4WeP°

10、63;3-（4.4）iEEsi.nh1(4.5)e=C。.bCinb-1C2nb=JnB'_U（4.6）式中s樁基最終沉降量（mm）平一樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，沒有當?shù)乜煽拷?jīng)驗時按建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.5.11條確定；e一樁基等效沉降系數(shù)，可按式（4.5）得出；s'采用Boussinesq解，按實體深基礎(chǔ)分層總與法計算出的樁基沉降量（mm）;P0一在載荷效應(yīng)準永久組合下承臺底的平均附加壓力；n一樁基的沉降計算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)量；Zi一樁端平面的載荷作用面到第i層土底面距離；J一樁端平面載荷計算點到第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；Es

11、i一等效作用面以下第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的壓縮模量；明一矩形布樁時短邊布樁數(shù)，布樁不規(guī)則時按式（4.6）確定，nb>1；nb=1時，可按建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.14計算；Co、G、C2一依據(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一分別為矩形承臺的長、寬和總樁數(shù)。根據(jù)已知條件，據(jù)規(guī)范取：'-=1.08Co=0.176C1=1.619C2=5.570nb=2zi=12.5m,Z2=16.5m,*=0.090,:2=0.064則（取值于表4-2):1-e=0.1762-

12、11.6192-15.570=0.315P0264001880.5為11510.30.5102d=496kN/m11512.50.090-16.50.06412.50.090s=41.080.31549666.2mm1612因建筑物高度Hg=98.8m<100m,則需4.3.7樁身結(jié)構(gòu)設(shè)計一、配筋設(shè)計采用C25強度等級的混凝土，縱筋采用結(jié)合已知條件：軸向壓力承載力設(shè)計值sW350mm,滿足要求。HRB400級。Nu混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc=11.9N/mm縱筋抗壓強度設(shè)計值f'y=360N/mm2構(gòu)件截面面積A=0.785106mm2計算長度l0=I=22.2m因l0：d=2

13、2.2則查表可知穩(wěn)定系數(shù)=0.65根據(jù)公式=Ra=3561.38kN2Nu=0.9(cAfy'As')(4.7)式中心一軸向壓力承載力的設(shè)計值；0.9可靠度調(diào)整系數(shù)；中一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度設(shè)計值；A一構(gòu)件截面面積；f'y一縱向鋼筋的抗壓強度設(shè)計值；A's一全部縱向鋼筋的截面面積。可求得縱筋截面面積A's-11.90.7851061,Nu13561.381000二(fcA)=f'y0.9：3600.90.65-9037.97mm2為負值，則采用最小配筋率配筋P'min=0.55%2A's=A：

14、'min=4317.5mm2如果采用1420,A's=4398.8mm2_4398.8785000=0.56%可以。根據(jù)規(guī)范對箍筋的要求，選用HPB300級，直徑6mm,間距200mm的螺旋式箍筋,保護層厚度取50mmo詳見附圖C單樁及承臺配筋圖。二、樁身承載力驗算(4.8)依據(jù)規(guī)范，樁頂軸向壓力設(shè)計值應(yīng)滿足:N一cfcAPsccps式中N-荷載效應(yīng)基本組合下樁頂軸向壓力設(shè)計值；c一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混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；Aps一樁身截面面積。結(jié)合設(shè)計條件，取c=0.8則中cfcAps=0.8M11.9M0.785父103=747

15、3.2kN>N=3561.38kN滿足要求。4.3.8承臺設(shè)計計算上文初步確定了承臺尺寸：長11.0m,寬5.0m,高1.0m。詳見附圖B承臺結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)規(guī)范，承臺主體混凝土采用C35級，保護層取200mm,其下做100mm厚C7.5素混凝土墊層。一、受彎計算和承臺配筋兩樁條形承臺與多樁矩形承臺的彎矩計算截面應(yīng)取在柱邊與承臺的變階處。結(jié)合附圖B承臺構(gòu)造圖與圖4-1(第21頁)承臺彎矩計算示意圖，按照下列公式Mx=ENiy(4.9)(4.10)My="NiXi式中Mx、My分別為繞X軸、Y軸方向計算截面處的彎矩設(shè)計值；X、y一垂直Y、X軸方向自樁軸線到相應(yīng)計算截面的距離；Ni一不

16、計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合下第i基樁或者復合基樁的豎向反力設(shè)計值。1 .因沿X方向樁基均在剪力墻載荷以內(nèi)，承臺不受彎矩作用，按最小配筋率配筋：選用HRB335級鋼筋，其抗拉強度設(shè)計值為fy=300N/mm2。則沿X方向布設(shè)鋼筋截面面積A=10262.7mm2,配AsxA'min51.01060.2%=10000mm2根據(jù)規(guī)范要求，若取間距為175mm，則實際配筋27422的鋼筋,筋率、10262.7：x=6=0.205%>0.2%51.010滿足要求。2 .求得丫方向彎矩My="Nixi=0.33561.384=4273.66kNm沿Y方向布設(shè)鋼筋截面面積.My

17、2Asy=15828.36mm0.9hbfy根據(jù)規(guī)范要求，若取間距為筋率200mm，則實際配筋51*20的鋼筋,2.As=16024.2mm,配16024.2°,°,6=0.146%:二0.15%111.0106偏小，取53強0則Py=0.151%,滿足要求。詳見附圖C單樁及承臺配筋圖。二、受沖切計算根據(jù)規(guī)范1.承臺受剪力墻沖切承載力可按下列公式計算：Fl-hp''-0Umfth0(4.11)Fi=FQi(4.:0.8400.2(4.13)式中Fi不計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合下作用在沖切破壞椎體上的沖切力設(shè)計值；%一承臺受沖切承載力截面高度的影響系數(shù)

18、，h<800mm時取0.1,hA2000mm時取0.9,其間按線性內(nèi)插法取值；0一柱（墻）沖切系數(shù)；Um一承臺沖切破壞椎體有效高度一半處的周長；ft一承臺混凝土抗拉強度設(shè)計值；ho一承臺沖切破壞椎體有效高度；F一不計承臺和上覆土重，載荷效應(yīng)基本組合下的柱或墻底的豎向荷載設(shè)計值；QQi一不計承臺和上覆土重，荷載效應(yīng)基本組合下的沖切破壞椎體內(nèi)各基樁或復合樁基的反力設(shè)計值的和。九一沖垮比，K=ao/h0,a。為柱（墻）邊或者承臺變階處至樁邊水平距離；九0.25時取0.25,;九A1.0時取1.0;結(jié)合附圖B承臺構(gòu)造圖與圖4-2（第21頁）柱對承臺的沖切計算示意圖：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0.851.0=0.850.840.850.2=0.8Fly=26400-0=26400kN:hpXUmfthb=0.9830.8223001.571000=275326