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    復(fù)合地基設(shè)計分析

    2014-01-01 00:00:00鄒浩勇
    基層建設(shè) 2014年6期

    深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司 廣東深圳 518031

    摘要:復(fù)合地基是指部分土體被增強或置換,形成由由地基土和增強體共同承擔(dān)荷載的人工地基。本文根據(jù)工程實例,對復(fù)合地基的設(shè)計進行分析,供類似工程借鑒參考。

    關(guān)鍵詞:復(fù)合地基;素土擠密樁;素混凝土樁;設(shè)計

    一、工程概況

    某工程項目結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu),抗震設(shè)防烈度為8度(0.2g),設(shè)計地震分組為第一組,抗震設(shè)防為丙類,抗震等級為二級,場地類別為II類,地下水位為室外地面以下10米,可不予以考慮。

    二、各層地基土的物理力學(xué)性質(zhì)及對建筑地基處理的要求

    (一)各層地基土的物理力學(xué)性質(zhì)

    本工程地質(zhì)場地依次為:①層耕土、②層黃土、③黃土、④古土壤、⑤粉土、⑥中砂構(gòu)成,其中②層黃土屬于自重濕陷性黃土,地基濕陷等級為II級,各層土層物理力學(xué)性質(zhì)詳見下表(表中為素混凝土剛性樁的側(cè)阻力與端阻力特征值)。

    各層土層物理力學(xué)性質(zhì)

    土層及編號層厚(m)承載力特

    征值fak(kPa)壓縮模量側(cè)阻力特

    征值qsi(kPa)端阻力特

    征值qp(kPa)

    ①層耕土0.4~3

    ②黃 土4.1~7.41508.520(擠密后)

    ③黃 土1.2~3.71308.225

    ④古土壤3.5~4.41806.830

    ⑤粉 土0.5~1.820011.330

    ⑥中 砂未揭穿26014.9401000

    (二)建筑地基處理的要求

    根據(jù)《勘察報告》,基礎(chǔ)持力層為②層黃土,屬于自重濕陷性黃土,地基濕陷等級為II級,要求對濕陷性進行地基處理,以消除地基土的濕陷性,防止其對建筑物的危害;經(jīng)過結(jié)構(gòu)計算,基礎(chǔ)采用獨立柱基礎(chǔ),現(xiàn)有的②層黃土天然地基的承載力為150kPa,不能滿足基礎(chǔ)的承載力要求,需要做地基加強處理,并要求處理完的獨立柱基礎(chǔ)基底承載力特征值要求≥380kPa。

    本項目采用素土擠密樁解決地基土濕陷的問題,并用素混凝土樁進行地基加強。

    三、素土擠密樁的設(shè)計

    (一)確定素土擠密樁處理的平面

    按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004),本建筑物屬于丙類建筑,按該規(guī)范第6.1.1條第2款:“乙、丙類建筑應(yīng)消除地基的部分濕陷量”。由于廠房工藝對一層地坪的要求較高,故對地基的處理范圍采用整片處理,以消除地基的部分濕陷量。該規(guī)范第6.1.2條第2款:“當(dāng)為整片處理時,其處理范圍應(yīng)大于建筑物底層平面的面積,超出建筑物外墻基礎(chǔ)外緣的寬度,每邊不宜小于處理土層厚度的1/2,并不應(yīng)小于2m。”處理土層最大厚度為4米,故超出基礎(chǔ)邊緣寬度取2米,平面詳素土擠密樁平面布置圖(局部)。

    (二)素土擠密樁的樁長、樁距和復(fù)合地基承載力特征值等的確定

    (1)樁長確定

    按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》第6.1.5條第2款:“丙類建筑消除地基的部分濕陷量的最小處理厚度,應(yīng)符合下列要求:當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃墳镮I級時,在自重濕陷性黃土場地,地基處理厚度不應(yīng)小于3.5m,且下部未處理濕陷性黃土的剩余濕陷量,不應(yīng)大于200mm”。故有效樁長取4.5m,樁端應(yīng)達到第3層黃土(無濕陷性),樁長范圍內(nèi)濕陷性應(yīng)全部消除。

    (2)樁距確定

    設(shè)計時,采用樁徑為400mm,樁間土的最大干密度ρdmax按1.77g/cm3采用,樁間土的平均擠密系數(shù)不宜小于0.93。擠密孔的孔位,采用正三角形滿堂布樁,孔心距按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》6.4.2式計算:

    計算孔心距,取S=850mm。

    (3)復(fù)合地基承載力特征值的確定

    按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》7.5.2-9條:素土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值不宜大于180kPa,故處理后復(fù)合地基承載力特征值取180kPa。

    (三)素土擠密樁試樁的檢測

    在正式施工前我們在場地內(nèi)選取六處(138根樁)進行試樁,取樁間土6件(每處取1件),取3根樁的樁身土樣12件進行土工分析試驗,檢測結(jié)果黃土濕陷性已消除;并進行了復(fù)合地基載荷試驗,對其承載力特征值測試及確定所對應(yīng)的沉降量,均滿足了設(shè)計要求。故采用的素土擠密的樁徑、樁長、樁間距滿足設(shè)計要求。

    (四)對素土擠密樁的其它設(shè)計要求

    因基礎(chǔ)埋深為-2.50米,且上面①層耕土較厚,故將基坑開挖至-2.00處開始施工素土擠密樁;樁孔內(nèi)用素土回填,且超填500mm,孔底在填料前必須夯實孔內(nèi)填素土。孔內(nèi)填料壓實系數(shù)不小于0.97,擴孔擠密成樁后,樁間土的平均擠密系數(shù)不小于0.93。

    待擠密樁施工完后再開挖至設(shè)計樁頂標(biāo)高-2.500,樁頂做500mm厚2:8灰土墊層,通過墊層發(fā)揮樁間土的承載力,要求墊層壓實系數(shù)大于等于0.97。

    素土擠密樁布置示意和基坑開挖及復(fù)合地基剖面示意圖如下:

    四、素混凝土樁的設(shè)計

    在擠密樁試樁處理后的素土擠密樁復(fù)合地基承載力特征值為180kPa,但仍不能滿足獨立柱基礎(chǔ)基底承載力特征值≥380kPa的要求。我們在獨立柱基礎(chǔ)范圍內(nèi),采用素混凝土樁對已有的地基再進行增強處理。

    (一)素混凝土樁復(fù)合地基承載力計算

    采用的素混凝土樁樁徑為400mm,樁有效樁長約14米,持力層為第6層中粗砂,樁端進入持力層的深度不小于0.5m,工程樁混凝土強度等級C25。布樁方式采用正方形布樁,間距為1.3米,在獨立柱基礎(chǔ)范圍內(nèi)地基進行布樁。

    (1)增強體單樁豎向承載力特征值的確定

    增強體單樁豎向承載力特征值按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》7.1.5-3式估算:

    素混凝土樁樁端阻力發(fā)揮系數(shù)取1.0,經(jīng)計算,取單樁豎向承載力特征值Ra=550kN,且樁身強度滿足該7.1.6條的規(guī)定。

    (2)素混凝土樁復(fù)合地基承載力特征值的確定

    采用正方形布樁,間距S取1.3米,,面積置換率,按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》7.1.5-2式估算:

    其中單樁承載力發(fā)揮系數(shù)λ取0.8,樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)β取0.9,,經(jīng)計算,復(fù)合地基承載力特征值值。大幅的提高了原有的承載力特征值,滿足獨立柱基礎(chǔ)基底承載力特征值≥380kPa的要求,故采用的樁徑、樁長、樁間距滿足設(shè)計要求。

    (二)素混凝土樁平面布置(局部)詳下圖

    (三)素混凝土試樁的檢測

    施工前先做好三組(每組七根)試樁,試樁混凝土強度等級為C30。承載力檢驗宜在施工結(jié)束28天后進行,其樁身強度應(yīng)滿足試驗荷載條件。取3根樁(每組選一根)進行單樁豎向抗壓靜載荷試驗,測得單樁豎向極限承載力為1180kN,滿足單樁豎向承載力特征值Ra=550kN要求。復(fù)合地基靜載荷試驗對此三組的承載力特征值進行測試及確定所對應(yīng)的沉降量,均滿足了設(shè)計要求。

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