井筒式地下連續(xù)墻與條形基礎(chǔ)的設(shè)計

摘 要：隨著高層和超高層建筑的發(fā)展，對地基的要求越來越高。本文介紹了井筒式地下連續(xù)墻及條形基礎(chǔ)，推導(dǎo)出條形基礎(chǔ)下井筒式地下連續(xù)墻的設(shè)計，井筒式地下連續(xù)墻上條形基礎(chǔ)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：井筒式地下連續(xù)墻；條形基礎(chǔ)；荷載比

一、前言

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高層和超高層建筑成為今后發(fā)展的趨勢。相比于低層、多層建筑，高層、超高層建筑對地基承載力和變形要求更為嚴(yán)苛。

地下連續(xù)墻具有施工噪聲小，適合城市施工；占地少，可充分利用地下空間；起到防水、擋土，承重等優(yōu)點。隨著地下連續(xù)墻技術(shù)的發(fā)展成熟，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)也相繼被研究推廣，20世紀(jì)60 年代，日本從歐洲引進了地下連續(xù)墻技術(shù)。日本各建筑企業(yè)競相推進地下連續(xù)墻基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)[1]。井筒式地下連續(xù)墻相比于樁基具有很多優(yōu)勢，井筒式地下連續(xù)墻約束土體，能夠顯著提高地基的承載力。

在淺基礎(chǔ)中，條形基礎(chǔ)相比于獨立基礎(chǔ)，具有整體剛度大，可調(diào)節(jié)不均勻沉降的優(yōu)點。相比于筏板基礎(chǔ)與箱型基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)只需布在墻下或柱下，可節(jié)約成本。而殼體基礎(chǔ)施工工期長，技術(shù)要求高，易受氣候的影響，較難實行機械化施工，在實際工程中使用有限。因此條形基礎(chǔ)在淺基礎(chǔ)中具有獨特的優(yōu)勢，在天然地基不能滿足承載力時，可在條形基礎(chǔ)下布“日”字型地下連續(xù)墻，以提高地基的強度，滿足承載力及變形的要求。

二、條形基礎(chǔ)下井筒式地下連續(xù)墻的設(shè)計

井筒式地下連續(xù)墻的設(shè)計應(yīng)該滿足承載力及變形的要求。在已知上部建筑物荷載后可以先假定所需地基承載力通過（1）公式[2]計算條形基礎(chǔ)及井筒式地下連續(xù)墻的寬度。

（1）

式中：Pk—相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)地面處的平均壓力值，kN/m2；

Fk—上部結(jié)構(gòu)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m；

Gk—基礎(chǔ)自重和回填土重標(biāo)準(zhǔn)值；

b—條形基礎(chǔ)的寬度；

fa—根據(jù)上部荷載假定的地基承載力特征值；

然后，通過控制地基的沉降變形，設(shè)計滿足要求的井筒式地下連續(xù)墻的各種參數(shù)。井筒式地下連續(xù)墻的沉降變形計算按樁基技術(shù)規(guī)范[3]中樁的沉降量計算，見（2）式。

（2）

式中：S—樁基最終沉降量（mm）；

S—采用布辛奈斯克解，按實體深基礎(chǔ)分層總和法計算出的樁基沉降量（mm）；

Ψ—樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)；

Ψe—樁基等效沉降系數(shù)；

m—角點法計算點對應(yīng)的矩形荷載分塊數(shù)；

P0—在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下承臺底的平均附加應(yīng)力；

n—樁基沉降計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

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至自重壓力加附加壓力作用時的壓縮模量；

αi、αi-1—平均附加壓力系數(shù)；

注：未標(biāo)注符號見建筑樁基技術(shù)規(guī)范。

井筒式地下連續(xù)墻的厚度、面積置換率、深度的設(shè)計流程圖見圖1。

三、井筒式地下連續(xù)墻上條形基礎(chǔ)的設(shè)計

由于條形基礎(chǔ)的設(shè)計計算是根據(jù)基礎(chǔ)底部的荷載算出底部的彎矩、剪力得出條形基礎(chǔ)的厚度、配筋。因此可以根據(jù)樁土分擔(dān)比，算出樁和土各自分擔(dān)的荷載，進而求彎矩和剪力，相比于求出整個地基的承載力再去算基礎(chǔ)更加合理。

根據(jù)朱世哲等[4]帶墊層剛性樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的計算與分析的應(yīng)力比n算出樁土荷載分擔(dān)比，進而求出樁和土的線荷載Ps、Pp，見（2）、（3）式。

條形基礎(chǔ)橫截面上的荷載圖見圖2，根據(jù)荷載可求得受力方向的剪力彎矩，進而可求得條形基礎(chǔ)的厚度及受力筋的配筋率，見公式（4）～（8）。

四、結(jié)語

井筒式地下連續(xù)墻及條形基礎(chǔ)因經(jīng)濟合理，做到寬基淺埋，將會越來越多的被采用。該設(shè)計根據(jù)條形基礎(chǔ)的設(shè)計原理，通過對地基承載力及沉降的控制，來設(shè)計滿足要求的地基、基礎(chǔ)。該方法滿足規(guī)范要求，簡單可靠，可供設(shè)計人員參考。

參考文獻

[1]吳九江，程謙恭，等.地下連續(xù)墻基礎(chǔ)在日本的多樣化發(fā)展[J].國際科技交流，2013.1，20.

[2]GB 50007-2011 中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[s]

[3]JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范 [s]

[4]朱世哲，徐日慶，等.帶墊層剛性樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比的計算與分析[J].巖土力學(xué)，2005，5（25）

作者簡介

郭超（1994年生），男，籍貫（河南商丘人），學(xué)位（在職研究生）。

（作者單位：河南大學(xué)土木建筑學(xué)院）