(整理)CFG樁復合地基設計如何提設計要求.

1、精品文檔CFG樁復合地基設計如何提設計要求一、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用，但復合地基設計在不同地 區(qū)有不同的方式，有的地區(qū)結構工程師既作上部結構又作復合地基設計，有的地區(qū)則是結構工程師作上部結構和基礎設計，巖土工程師作復合地基設計，復合地基設計資料和設計要求由結構工程師提供。其中，經常遇到的一個問題是結構工程師提供的設計資料不全或設計要 求不夠準確。由于設計資料不齊全或設計要求不夠準確、甚至不合理，給復合地基設計帶來許多困難，或給工程帶來不應有的損失。顯然，討論一下如何提供設計資料和設計要求是有益的。二、CFG樁復合地基設計所需的資料CFG樁復合地基設計需提供如下

2、的資料：(1)工程地質勘察報告；(2)相關的建筑、基礎平面圖和剖面圖；標明土 0.00對應的標高；基底標高；電梯井、集水坑底標高；基礎外輪廓線；若有裙 房應標明主樓和裙房(或車庫)的相關關系以及裙房(或車庫)的基礎形式和幾何尺寸。(3)建筑物荷載；(a)相應于荷載效應標準組合時基礎底面處的平均壓力值(用于地基承載力驗算)；(b)相應于荷載效應準永久組合時基礎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)，尚需提供荷載設計值。(4)設計要求的復

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建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002 (后稱地基規(guī)范)和建筑地基處理技術規(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 -相應于荷載效應標準組合時基礎底面處的平均壓力值；fa -修正后復合地基承載力特征值(根據地基處理規(guī)范，只做深度修正，且修正系數取1)；fspk -復合地基承載力特征值；?m

4、 -基礎底面以上土的加權平均重度；d -基礎埋置深度。(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。地基處理設計人員根據結構工程師提供的復合地基承載力不低于某一限值的要求，作復合地基設計，確定設計參數和承載力特征值fspk ,再根據基礎埋置深度計算深度修正項?m（d -0.5），由（1）式右部求得經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，設計者無法了解自己的設計安全儲備是 多少。因此，結構工程師提設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于荷載效應準永 久組合時的基礎底面處的附加壓力Po,它是使地基產生變形的有效應力，數值上等于相應于荷載效應準永久組合時的基礎底面平均壓力P產生的有效應力（若有地下水須扣除地下水對建筑物的浮力）與基礎底面處原有土的自重應力（自重應力是有效應力）之差，要計算 Po必須知道相應于荷載效應準永久組合時的基礎底面處的壓力P、地下水類型及標高、基礎埋深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，讓地基處理設計人員用設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的基礎上增力口 2040kPa作為安全儲備。產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埋深密切相關，對淺埋基礎深度修正項Ym（d -0.5）數值較小，對工程影響不大；對高層建筑基礎埋深很大，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,基礎埋深8.5m,基底以上土的加權平均重度為20KN/m3,由（2）式求得fspk >240kPa滿足設計要求。若設計要求 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設計規(guī)范）GB50007的有關規(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 -基礎底面下天然地基承載力特征值。根據地基規(guī)范），按變形控制設計的地基均應滿足承載力計算的有關規(guī)定，也就是說，復合地基設計參數應滿足承載力和變形兩個條件。按變形控制進行地基設計通常按如下方法確定設計要求的承載力：首先按（2）式確定的fspk作復合地基設計，確定樁長、樁徑、樁距、褥墊厚度和樁體強度。根據地質報告提供的fak按（3）式計算模量提高系數 之計算復合地基變形，當復合地基變形滿足設計要求時，相應的fspk就是設計要求的復合地基承載力；當復合地基變形不滿足設計時，需調整設計參數（增大樁長或減小樁距）重新

9、設計， 直到復合地基變形滿足設計要求為止，相應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，基礎尺寸為 24X24m2,地表標高為50m地下水標高30m,基礎埋深10.5m,基 底壓力標準值480kPa,準永久組合值440kPa,相關的土層厚度及物理力學指標如表 1所示。 設計要求采用 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粉質粘土 133201230700160粉

10、土292020251000中砂52012粉質粘土由（2）式fspk - Pk - m(d - 0.5) = 480 - 20(10.5 一 0.5) = 280kPa按fspk = 280kPa,作復合地基設計，設計參數選用樁長 L= 8m,樁距S=1.7m,褥墊厚度200mm經計算：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承載力滿足設計要求。模量提高系數f = f即=生7 =1.9,復合地基變形為S= 72mm不大于設

11、計要求的200mm fak 160故對該工程提承載力要求應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計，設計參數選用樁長L=9m,樁距S=1.07m,才能滿足設計要求，并有：fspk=526kPafa=726kPa (此值遠大于 480kPa)。fspk 526 一模重提圖系數-= 3.29 ,復合地基變形為 S= 37mm遠小于設計要求fak160的 200mm設計要求不同，設計參數和工程量也就不同。

12、表2給出的是兩種設計要求時的設計參數和工程量。表2設計要求 fspk(kPa)樁長 (成樁徑(mm)樁距 (m)樁數方量(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計比按fspk >280kPa增加方量184%,除了增加造價和工期之外，技術上也有諸多問題，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計是不合理 的。若設計要求復合地基變形不超過50mm,按fspk > 280kPa的設計要求確定的設計參數數樁長L = 8m樁距S=1.7m不能滿足設計要求的限值。將設計參數調整為樁長 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:主裙樓一體的結構只提供主樓的荷載不提供裙房基底壓力主裙樓一體的結構， 主樓采用CFGtt復合地基時，允

14、許對主體結構地基承載力按 地基 處理規(guī)范的有關規(guī)定作深度修正，將基礎底面以上的荷載按基礎兩側的超載考慮，當超載寬度大于基礎寬度的兩倍時， 可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深， 基礎兩側超載不等時，取小值。若不提供裙房的基底壓力， 無法將基礎兩側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計要求地基規(guī)范規(guī)定，當地基土比較均勻，上部結構剛度比較好。、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計值