樁基礎設計全過程

1、第四章基礎方案評價與設計第一節(jié)巖土參數統(tǒng)計4.1.1 各土層的主要物理力學性質分層統(tǒng)計各土層物理力學性質見表4-1表 4-1 各土層物理力學性質指標統(tǒng)計成果表地層 名稱項 目w%重度丫3kn/m隙 比e限wp%塑性指數b 液性指數h 壓縮模量mpa直剪聚 力kpa內摩 擦角（0 度） 粉質粘土n343434343434211717max32.9210.93123.923.40.7411.93618min16.518.10.62014.111.00.366.91282619.220.75418.515.80.507.32213(t3.300.580.091.902.500.101.767.003

2、.00s0.130.030.120.100.160.200.240.340.22 粘土n909090909090524141max28.720.60.82424.924.60.2727.55422min17.5180.53313.811.60.0110.621823.619.340.71619.418.30.2313.83616t2.200.490.072.502.900.073.609.003.00s0.090.030.090.130.160.280.260.240.18 殘積粘性土n353535353535211919max26.520.70.92623.125.70.4723.65020

3、min15.417.70.50111.68.7-0.088.217922.719.40.69818.117.10.2411.83516t2.300.560.073.003.600.073.5811.003.00s0.100.030.100.160.210.290.300.310.184.1.2 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 編號層名室內 巖土試驗標準貫入綜合取值（kpa）es（mpa）n（擊）fak（kpa）es（mpa）為k（kpa）es（1-2）（mpa）粉質粘土19

4、07.37.416010.01708.0粘土45013.816.845018.040016.0殘積粘性土20011.821.026023.026012.0強風化泥巖42.9420eo=44.0中風化泥巖frk= 5.86 mpafa=1300kpa4.1.3 樁基設計參數樁基設計參數見表4-3表 4-3 樁基設計參數層號層名狀態(tài)鉆孔灌注樁長螺旋壓灌樁qsia（kpa）qpa（ kpa）qsia（kpa）qpa（ kpa）粉質粘土可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)樁基礎設計4.3.1 設計資料住宅樓高 98.8

5、m , 33 層，整體為一矩形，長40m 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 。結構形式為剪力墻結構，剪力墻厚 0.3m, 長 10m，共 8 面?；A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 粉質粘土，厚度1.5m ；i. 57.2m 粘土，厚度5.7m ；7.211.2m 殘積粘性土，厚度4m ;ii. 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指標見本章第一節(jié)。4.3.2 樁基持力層及樁長確定根據工程地質情況，選擇第層中風化泥巖為持力層，

6、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 8.5 4 5.7 1.5-1.5 = 22.2m 4.3.3 單樁承載力的確定一、 單樁豎向極限承載力的確定根據上述條件，樁身周長u =3.142m ，樁端面積a0.785m 2根據規(guī)范，有經驗參數法公式：quk=q skq pru qlsiq i a p （4.1）式中quk 單樁極限承載力標準值；qsk、qpk 分別為總極限側阻力標準值和總極限端阻力標準值；u 樁身周長；qsik 樁側第 i 層土的極限側阻力標準值；li 樁周第 i 層土的厚度；qpk 極限端阻力標準值；ap 樁端面積。則

7、（取值于表4-3）quk=3.142 170 4 68 8.5 45 4 49 5.7 2200 0.785 = 7122.76kn 二、 單樁豎向承載力特征值的確定根據規(guī)范廠1小ra quk （ 4.2）k 式中ra 單樁豎向承載力特征值; k 安全系數。取安全系數 k=2，則單樁豎向承載力特征值1 raquk =7122.76/2 =3561.38kn 4.3.4 總樁數、布樁及承臺尺寸的確定一、總樁數 n因承臺尺寸未知，所以先初步確定樁數，待布樁完成并確定承臺尺寸后再驗算樁數是否滿足條件n f（4.3）ra 式中n總樁數；f 建筑總載荷。n =211200 3561.38 =59.3 考

8、慮到承臺重量等因素，取n =64 二、樁距根據規(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不能小于 150mm ，故取邊距為500mm。三、承臺及樁的布置1. 根據建筑物上部結構及載荷要求，布置8 個承臺，承臺均分載荷fk =f=26400kn 8 式中fk 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樁頂邊緣連線所構成

9、的錐體，錐體斜面與承臺底面的夾角不應小于45 。根據此規(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。承臺結構詳見附圖b 承臺結構圖。4.3.5 樁基承載力驗算一、承臺及上覆土重承臺混凝土采用c35，取其重量為，暫不考慮鋼筋質量，則承臺及上覆土重: g= dah 25 -；，d 11 5 1.0 0.3 10 0.5 =1880.5kn 式中g 承臺及上覆土重；d 上覆土重度，取18kn/m3a 承臺占地面積；h 開挖深度。二、樁基承載力驗算若不考慮承臺效應，根據上述條件可知復合樁基豎向承載力特征值為：qukr 仝=3561.38kn 2 而基

10、樁載荷設計值fkg n k 3535.06kn :：: r 8 式中n 基樁載荷設計值。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：scs =4丄 m zl （4.4）i 三esi帀=寸l （4.6）式中s 樁基最終沉降量（mm）屮一樁基沉降計算經驗系數，沒有當地可靠經驗時按建筑樁基技術規(guī)范第5.5.11條確定；-e 樁基等效沉降系數，可按式（4.5 ）得出；s采用 bouss in esq解，按實體深基礎分層總與法計算出的樁基沉降量（mm）；po 在載荷效應準永久組合下承臺底的平均附加壓力；n

11、 樁基的沉降計算深度范圍內劃分的土層數量；乙一樁端平面的載荷作用面到第i 層土底面距離；i樁端平面載荷計算點到第i 層土底面深度范圍內的平均附加應力系數，按照建筑樁基技術規(guī)范附錄d 選用；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到自重壓力加附加壓力作用時的壓縮模量；nb 矩形布樁時短邊布樁數，布樁不規(guī)則時按式（4.6）確定， nb 1； nb=1 時，可b -1 2 不 e(4.5)按建筑樁基技術規(guī)范5.5.14 計算；co、g、c2 依據群樁距徑比sa/d、長徑比 l/d 和基礎長寬比lc/bc，按照建筑樁基技術規(guī)范附錄 e 確定；lc、bc、n分別為矩形

12、承臺的長、寬和總樁數。根據已知條件，據規(guī)范取：=1.08 co =0.176 g =1.619 c2 =5.570 rib =2 z1=12.5m, z2=16.5m, =0.090 :-2 =0.064 nu軸向壓力承載力的設計值；0.9 可靠度調整系數；：鋼筋混凝土的軸心受壓構件穩(wěn)定系數; fc 混凝土的軸心抗壓強度設計值；a 構件截面面積；f y 縱向鋼筋的抗壓強度設計值；則（取值于表4-2):2 -1 e_0,1761.619 2 1 5.570 一315p0 嚴00 188 .511 5 1 3。5 10=496kn/m2 11 5 s“ 1.08 0.315 496 ? 4 空12

13、 66.2mm 16 因建筑物高度hg =98.8m :：: 100m ，則需4.3.7 樁身結構設計一、配筋設計采用 c25 強度等級的混凝土，縱筋采用結合已知條件：軸向壓力承載力設計值s_ 350mm ，滿足要求。混凝土軸心抗壓強度設計值fc=11.9n/mm縱筋抗壓強度設計值fy =360n/mm 2構件截面面積a =0.785 106 mm2計算長度 i。=1 =22.2m 因 l0d =22.2 則查表可知穩(wěn)定系數即=0.65根據公式hrb400 級。nu 二 ra 二 3561 ?38kn nu =0.9 (c a f y as) (4.7) 式中m y = nixi (4.10

14、)(4.8)式中n 荷載效應基本組合下樁頂軸向壓力設計值；屮c 基樁成樁的工藝系數，按建筑樁基技術規(guī)范第5.8.3 條確定；fc 混凝土軸心抗壓強度設計值；aps 樁身截面面積。結合設計條件，取 c=0.8則- cfcaps =0.8 11.9 0.785 103 =7473.2kn n =3561.38kn 滿足要求。4.3.8承臺設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 承臺結構圖。根據規(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

15、計算截面應取在柱邊與承臺的變階處。結合附圖 b 承臺構造圖與圖4-1 ( 第 21 頁) 承臺彎矩計算示意圖，按照下列公式mxni y ( 4.9)as 全部縱向鋼筋的截面面積?？汕蟮每v筋截面面積as1 / nu 1 3561.38 1000 ( fc a):f； 0.9360 0.9 0.65 為負值，則采用最小配筋率配筋2 a； =a-:min= 4317.5mm 如果采用 14 20 ，=-9037.97mm2tmin =0.55% a； = 4398.8mnf =4398.80.56%785000 可以。根據規(guī)范對箍筋的要求，選用保護層厚度取 50mm 。詳見附圖二、樁身承載力驗算依據

16、規(guī)范，樁頂軸向壓力設計值應滿足: hpb300 級，直徑 6mm，間距 200mm 的螺旋式箍筋 , c 單樁及承臺配筋圖。-11.9 0.785 106式中m x、my 分別為繞x 軸、 y 軸方向計算截面處的彎矩設計值；x、切一垂直 y、x 軸方向自樁軸線到相應計算截面的距離；ni 不計承臺和上覆土重，荷載效應基本組合下第i 基樁或者復合基樁的豎向反力設計值。1?因沿 x 方向樁基均在剪力墻載荷以內，承臺不受彎矩作用，按最小配筋率配筋：選用hrb335 級鋼筋，其抗拉強度設計值為fy 300n/mm 2。則沿 x 方向布設鋼筋截面面積億 ：訕 =5 1.0 1060.2%=10000mm2

17、筋率10262 7 ；?x 6 =0.205% 0.2% 51.0x10 滿足要求。2. 求得 y 方向彎矩m nixi0.3 3561.38 4 =4273.66kn|_m 沿 y 方向布設鋼筋截面面積asy 叫 15828.36mm2y0.9h0fy 16024.2 6 =0.146% ：: 0.15% 11m0x106偏小，取 53 20 則=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，-0um fth0 (4.12 )0. 8 4 0. 2 式中fl 不計承臺和上覆土重，荷載效應基本組合

18、下作用在沖切破壞椎體上的沖切力設計值；hp 承臺受沖切承載力截面高度的影響系數，h ：800mm 時取 0.1, h ? 2000mm 時取 0.9, 其間按線性內插法取值；根據規(guī)范要求，若取間距為175mm, 則實際配筋 27 22 的鋼筋 ,a = 10262.7mm，配根據規(guī)范要求，若取間距為筋率200mm, 則實際配筋51 20 的鋼筋 ,a=16024.2mm，配(4.11 )(4.13 )p 柱（墻）沖切系數；um 承臺沖切破壞椎體有效高度一半處的周長；ft 承臺混凝土抗拉強度設計值；ho 承臺沖切破壞椎體有效高度；f 不計承臺和上覆土重，載荷效應基本組合下的柱或墻底的豎向荷載設計

19、值；qi 不計承臺和上覆土重，荷載效應基本組合下的沖切破壞椎體內各基樁或復合樁基的反力設計值的和。九一沖垮比， 人= ao/ho，ao為柱（墻）邊或者承臺變階處至樁邊水平距離；k 0.25時取 0.25, ; ? .1.0 時取 1.0 ；結合附圖 b 承臺構造圖與圖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，不受沖切作用；y 方向沖切承載力：求得fly =26400 - 0 =26400kn 加 pumfth0 =0.983 0.8 22300 1.57 1000 =27532650.4n =27532.7kn 27532.7kn 26400kn 滿足要求。三、受剪計算根據規(guī)范，承臺斜截面的受剪承載力按照下式計算：v