高層大樓的樁基礎(chǔ)和基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)概述(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5）強(qiáng)風(fēng)化巖：，風(fēng)化強(qiáng)烈表11 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)土層編號(hào)土 層名 稱土層厚度(m)含水量（%）重度(kN/m3)孔隙比e塑限(%)液限(%)承載力fak(kpa)1 人工填土 18 802 淤泥質(zhì)土 903 粘土 1704 粉質(zhì)粘土 2205 強(qiáng)風(fēng)化巖 qsik=150kPa。 qpk=5000kPa。Es=12MPa 3006 軟黏土 5 Es= 1107 堅(jiān)硬巖 Es=40MPa 3000，且對(duì)混凝土無侵蝕性。3. 樁基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)優(yōu)選 設(shè)計(jì)依據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料；中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB500212022）；中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50204）；中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500072022）； 樁基礎(chǔ)方案選擇因?yàn)榭蚣芸缍却蠖也痪鶆颍缀奢d大 ，不宜采用淺基礎(chǔ)。根據(jù)施工場(chǎng)地、地基條件以及場(chǎng)地周圍環(huán)境條件，選擇樁基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)分別采用預(yù)制樁和沉管灌注樁兩種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析樁型考慮選用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和沉管灌注樁分別進(jìn)行設(shè)計(jì)（預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身設(shè)計(jì)從略），完成樁基平面布置及荷載、內(nèi)力分析計(jì)算、承臺(tái)的各項(xiàng)驗(yàn)算；編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，繪制施工圖（應(yīng)繪出設(shè)計(jì)方案的平面圖及剖面圖）。 樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則及計(jì)算參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)原則；。 參數(shù)的初選《巖土工程勘察告》，并參考相關(guān)規(guī)范，擬取各層土體的物理力學(xué)參數(shù)；177。 KN/m 2； 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ201 2022根據(jù)本工程巖土工程勘察資料，各土層的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)如表12表12 各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)土層編號(hào)土 層名 稱土層厚度(m)含水量（%）重度(kN/m3)孔隙比e塑限(%)液限(%)承載力fak(kpa)1 人工填土 18 802 淤泥質(zhì)土 903 粘土 1704 粉質(zhì)粘土 2205 強(qiáng)風(fēng)化巖 qsik=150kPa。 qpk=5000kPa。Es=12MPa 3006 軟黏土 5 Es= 1107 堅(jiān)硬巖 Es=40MPa 30004. 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì) 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括樁基平面布置及荷載、內(nèi)力分析計(jì)算、承臺(tái)的各項(xiàng)驗(yàn)算。驗(yàn)算后的設(shè)計(jì)參數(shù)不符合要求時(shí)，應(yīng)重新設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)，直至安全、可靠為止。 預(yù)制混凝土樁設(shè)計(jì)計(jì)算 樁基的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 持力層選擇依據(jù)地基土的分布，選擇壓縮性低、承載力高的強(qiáng)風(fēng)化巖為持力層。選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。2. 選擇樁的幾何尺寸和樁的埋深（2d），工程樁入土深度為h。故： . ????由于第①，所以選擇承臺(tái)底進(jìn)入第②8m，樁基得有效樁長(zhǎng)即為：=。3. 樁截面尺寸選用：由經(jīng)驗(yàn)關(guān)系建議：樓層10時(shí),樁邊長(zhǎng)取300～400,故取待d=400mm。樁的實(shí)際長(zhǎng)度=有效長(zhǎng)度+=+=，取15米。樁基以及土層分布示意如圖11。圖11 樁基土層分布示意圖. 確定單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 1. 確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值 本設(shè)計(jì)屬于二級(jí)建筑樁基，當(dāng)根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，宜按下式計(jì)算： pkiskpkskuk AqluQ???? 對(duì)于尚未完成自重固結(jié)的填土和以生活垃圾為主的雜填土不計(jì)算其樁側(cè)阻力。 sikq 、力學(xué)指標(biāo)，按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 9494查表得極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（表13）。淤泥質(zhì)土： . IL????PW26?skq 查表8...IL L???P 4?skq表13 極限樁側(cè)、樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值層序 液限指數(shù) 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法IL)(askPq)(apkPq② 淤泥質(zhì)土 26③ 粘土 ④ 粉質(zhì)粘土 74強(qiáng)風(fēng)化巖 150 5000按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法確定單樁豎向承載力極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值： ??pksukQpkiskAqlu??＝ ? ?504/. ???? ＝ R1???所以最終按經(jīng)驗(yàn)參數(shù)法計(jì)算單樁承載力設(shè)計(jì)值，即采用 ，?樁數(shù)。 確定樁數(shù)、樁的平面布置最大軸力組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值： ，? ，MNk ?8.. 。?初步估算樁數(shù),由于柱子是偏心受壓，故考慮一定的系數(shù)，規(guī)范中建議取。 1.~2即： ???????RFk取n＝9根，樁距 ,取s=~d)3(＝aS樁位平面布置如圖12，承臺(tái)底面尺寸為 23. 圖12 樁位平面布置圖 確定符合樁基豎向承載力設(shè)計(jì)值，荷載作用于承臺(tái)頂面。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，建筑物的重要性系數(shù) =?由于柱處于①軸線，它是建筑物的邊柱，所以室內(nèi)填土比室外高，，所以承臺(tái)的平均埋深 。)3.(21???最大軸力組合：軸向力F=6470KN；彎矩M=340kNm。 H=30KN。 =6470/= KN。 G=20+()10= =。Gk?Mk= 。??柱頂面受力計(jì)算如下：kNyMnGFNikk )( 22maxmax ????????ikk ..)( 22axin ??kNRFNk ????? ?? in? 滿足要求：軸向力F=4970KN；彎矩M=500kNm；水平力H=40kN；=4970/=。 G=20+() kF10==。 =500/+40m。Gk?kM樁頂受力計(jì)算如下： kNynFNikk )( 22maxmax ???????Gikk .)( 22axin ???kNRFNk ???? ? in?滿足要求由于水平力H=10kN較小，可不驗(yàn)算單樁水平承載力 ?SE3102??akf ??bz 查表得θ= 5.樁距14006d=2400,則可按規(guī)范： azmfr??z210。?????AlqBGFisaK????將數(shù)據(jù)帶入計(jì)算得 ??? ?? ???????= ?.. ???????mr 63?規(guī)范承載力修正公式 ????5.???dbfakz ???查表 0?b?1d pafaz ????azmfr?z滿足軟弱下臥層承載力要求采用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行樁基礎(chǔ)的沉降計(jì)算。由于樁基礎(chǔ)的樁中心距小于6d，所以可以采用分層總和法計(jì)算最終沉降量。基底處壓力: kpaQmBAPhqGFpSKisa , )(???????式 中 ：以求得持力層上附加應(yīng)力p=,將持力層每一米分一層共分成10層。計(jì)算各層沉降量如下表： 表14 各層沉降量計(jì)算結(jié)果Z(m) bZbl?i piiP.? 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 故總沉降量： . )(50 ).39。 b1??????? ?????取 ：EEhpsinisiibms滿足要求. 樁基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算,采用單點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁(L=)= ，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩 ，其中K=。 ?。即為每延米樁的自重（./???）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30, 級(jí)鋼筋，所以：?MkNKqLM???將圓樁等效為截面為400mm 400mm的矩形截面。樁身截面有效高度 ?? ??bfcs?0967).0()1( ??????ss??樁身受拉主筋 260 ???選用3 14( = )，因此整個(gè)截面的主筋為6 14 =923 ?2m?As， 2m％ ％。??? ?????hfyt?構(gòu)造要求配筋見施工圖。樁身強(qiáng)度： RkNAfNsycu ???????? )(.)(??= kN故滿足要求2．,采用雙點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、(L=7m)=，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩 ， ?。即為每延米樁的自重（./???）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30, 級(jí)鋼筋，所以：?kqLM???.. 22max將圓樁等效為截面為400mm 400mm的矩形截面。樁身截面有效高度 ?? ???bhfMcs?97.).1()( ?????ss??樁身受拉主筋 260 ???選用2 5( =39 )，因此整個(gè)截面的主筋為4 5 = ?2m2 ?As，配筋率為 ％ ％。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖。m?in 2．,采用雙點(diǎn)吊立的強(qiáng)度進(jìn)行樁身配筋設(shè)計(jì)。吊立位置在距樁頂、樁端(L=8m)=，起吊時(shí)樁身最大正負(fù)彎矩 ， ?。即為每延米樁的自重（./???）。樁身長(zhǎng)采用混凝土強(qiáng)度C30, 級(jí)鋼筋，所以：?kqLM???.. 22max將圓樁等效為截面為400mm 400mm的矩形截面。樁身截面有效高度 ?? ??bfcs?.0)()( ??????ss??樁身受拉主筋 260 . mhfMAys ???選用4 4( = )，因此整個(gè)截面的主筋為4 4 = ?2m2 ?As，配筋率為 ％ ％。其他構(gòu)造要求配筋見施工圖2m?in故滿足要求 承臺(tái)設(shè)計(jì)由于樁的受力可知，樁頂最大反力：，,.,).(.. 2max kNnN kNyFxMkikk????????? ??????????平 均 反 力 ：樁頂凈反力： kNnFGNjj ????1．柱對(duì)承臺(tái)的沖切 ， ，承臺(tái)厚度H=,計(jì)算截面處的有效高度m010aa yx??，承臺(tái)底保護(hù)層厚度取80mm。h28120??沖垮比 ? 取25.?ox 25.?ox 取yy當(dāng) ， — 。.. hhh ?????時(shí) ， 取當(dāng)時(shí) ， 取 ?=300mm = mm 故取 ＝224mm。?oxa241??oxa沖切系數(shù) .??oxyox?柱截面取 ，混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2460m? kPaft340?沖切力設(shè)計(jì)值 KNQFil 647???um0.)(?? kNFkhf lt . 00 ?????滿足條件。圖13 預(yù)制樁承臺(tái)平面圖角樁對(duì)承臺(tái)的沖切 ， mcmayx 60,30211 ?? 角樁沖垮比 ， —??，故取 ＝。 角樁的沖切系數(shù) ?????xyx?? 011121 )]()([ hfacactxyyx?? . ??? kNNkj ??? 滿足要求斜截面抗剪驗(yàn)算 計(jì)算截面為II，截面有效高度 ，截面的計(jì)算寬度 ，??，該計(jì)算截面的最大剪力設(shè)計(jì)值：? kNNVj ? yx0? 剪跨比 ?haxyx?當(dāng) 時(shí)，取 ＝；當(dāng) 時(shí)，??.3??取 ? 剪切系數(shù) ??x?? kNVkNhbfc ???? ?滿足要求受彎計(jì)算 承臺(tái)II截面處最大彎矩： mkNyNMj .).( ?????級(jí)鋼筋 , .?/3fy ? 260 . mhfAys ??選用 ,1622ms ?? 整個(gè)承臺(tái)寬度范圍內(nèi)用鋼筋取12根，即 （雙向布置）16?承臺(tái)局部受壓驗(yàn)算 柱截面面積 ， ???局部受壓凈面積 ，21 局部受壓計(jì)算面積 ).()402(, mb ??混凝土的局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 4, ??tbA? kNFkNAf Cnc ????? 滿足條件 灌注樁設(shè)計(jì)計(jì)算 外部荷載及樁型確定選擇持力層： 選取強(qiáng)風(fēng)化巖為樁端持力層，樁型確定： 1）、樁為沉管灌注樁； 2）、造尺寸：樁長(zhǎng)L＝++++1=， 樁徑d=400mm 3）、樁身：混凝土強(qiáng)度 C ＝、 ＝ 4φ16 ＝300MPay 單樁承載力確定單樁豎向承載力的確定：根據(jù)地基基礎(chǔ)規(guī)范公式計(jì)算： 1176。、樁端承載力計(jì)算： 強(qiáng)風(fēng)化巖，入土深度 , q pk=5000kpa2176。、樁側(cè)土摩擦力： 淤泥質(zhì)土：q sa=26kpa 粘 土：q sa= 粉質(zhì)粘土：q sa=74kpa 強(qiáng)風(fēng)化巖: q sa=150kpa 樁周長(zhǎng)： μ=πd==樁截面積：A p=πd 2/4= pkisksuk AqluQ???? =5000+（26+ +74+150） = 單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值： R= Quk /2=樁數(shù)和樁的布置： 1176。、樁數(shù)和樁距 =??RFk 取 n=8根 樁距 ：S a =（~）d=~ S= 2176。、樁的布置和承臺(tái)尺寸及柱排列如下圖： 承臺(tái)長(zhǎng)、寬：a =