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议岩溶区建筑桩与筏板方案分析比较
发布时间:2013-3-25 13:38:04 | 人感兴趣 | 评分:3 | 收藏:
来源:www.gjglz.com.cn | 作者:百家钢结构联展网
1概况 本工程位于广西柳州市,为地上35层、地下2层的商住楼,建筑高度为132m,属于超高层建筑建筑占地面积为1113.7m2,总建筑面积为37052.06m2。本工程的抗震设防烈度为6度,设防类别

1概况

本工程位于广西柳州市,为地上35层、地下2层的商住楼,建筑高度为132m,属于超高层建筑建筑占地面积为1113.7m2,总建筑面积为37052.06m2。本工程的抗震设防烈度为6度,设防类别为丙类,结构型式为剪力墙结构,抗震等级为三级。场地类别为二类

2地质概况

2.1地形地貌根据场地附近工程的地质资料,拟建场地位于柳江正断层下盘,上覆第四系河流冲积的粘性土和碎石土,下伏地层为石炭系中统黄龙组白云岩。第四系和石炭系呈角度不整合接触。地貌上属于柳江右岸Ⅱ级冲积阶地。

2.2场地岩土层分布特征场地各岩土层分布及特征自上而下分述如下(土层剖面图见图1):(1)粘土①(Qal):黄色,可塑—硬塑,切口光滑,无摇震反应,高干强度,高韧性。分布于整个场地。层厚11.5~21.7m,平均15.83m。属中等压缩性土;(2)粘土②1(Qal):棕黄色,夹有灰白色,可塑,摇震反应中等,低干强度,低韧性。层厚约4.4m。属高压缩性土;(3)粉土②(Qal):黄色、棕黄,稍湿。摇震反应中等,中等干强度,中等韧性。层厚0.9~5.0m,平均2.81m。属密实性粉土;(4)卵石③(Qal):黄色,松散,饱和,有粘性土及粉土填充。层厚1.8~9.4m,平均5.5m;(5)白云岩④(C2h):灰白色,隐晶质结构,强风化,裂隙十分发育,岩体极破碎,属硬岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级,钻机跳动,岩芯钻干钻可钻进。层厚2.0~5.6m,平均3.5m;(6)溶洞充填物⑤1:以软塑状粘性土、粉土及砂类土充填,夹有碎石块;(7)白云岩⑤(C2h):灰白色,胶结好,隐晶质结构,中风化,裂隙发育,部分裂隙方解石充填,岩石较完整,属于硬岩,岩体基本质量等级为Ⅳ级,钻机钻进较平稳,局部跳动,漏水。钻探未揭露该层。

2.3场地水文地质条件在钻探深度内共揭露两层地下水,第一层属上层滞水,主要受大气降水补给;第二层属孔隙承压水,透水性强,水量大,与柳江水互补联系。但基底为弱透水层,厚度大。地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无腐蚀性。抗浮设计水位为85.0m(基础面标高为79.10m)。

2.4岩土参数岩土主要参数取值见表1、表2。

3基础方案比较

3.1方案可行性基底持力层为粘土①,其承载力特征值fak=270kPa,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中5.2.4式计算,修正后粘土①的承载力特征值fa=300kPa。Pk>fa,不满足承载力要求,须对其进行地基处理以提高地基承载力或采用承载力较高的白云岩⑤作持力层。

3.1.1桩基础该场地的地下水水位较高,岩溶裂隙水含水层厚度大,而且水量丰富,对人工挖孔桩成孔影响很大,在成桩过程中须穿过位于地下水位以下的土层,以白云岩⑤为持力层,在地下水没有排干的情况下很难成孔;地下水对钻(冲)孔灌注桩成桩影响不大。本工程适合采用钻(冲)孔灌注桩。但是建筑层数多,结构荷载大,剪力墙间距相对小,按桩基础布置后,承台已经碰撞在一起,故须按桩筏基础设计。

3.1.2桩筏基础采用钻(冲)孔灌注桩,以白云岩⑤为桩端持力层,桩侧土层为粘土①、粉土②、卵石③和白云岩④,承载力特征值Ra=9000kN,桩径1.1m,共94根。筏板外挑2.5m,面积为1456㎡,筏板厚度为2.2m,筏板底持力层为粘土①,承载力特征值fak=270kPa。输入PKPM-JCCAD基础模块,验算桩顶冲切满足要求;采用“桩筏、筏板有限元计算”模块验算桩基承载力,桩顶压力为7000~8200kPa,满足设计要求;地基反力为130~160kPa,满足设计要求。沉降计算结果表明最大沉降在核心筒部位,为13mm;最小沉降在外围部位,为10.5mm,满足规范要求。综上所述,采用桩筏基础是可行的。但是该场地属于岩溶地区,基岩中溶洞发育,很多桩均遇到溶洞,桩长较长,因此采用桩基成本较高,工期较长,无法完成业主对施工进度的要求。

3.1.3CFG桩+筏板基础CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩的适用范围很广,主要适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基,对淤泥质土亦有应用。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。(1)根据土层分布情况,CFG桩桩端置于白云岩④上,以处理后的粘土①作为基础持力层。采用PKPM-JCCAD基础模块,筏板厚度2.2m,经计算,基底反力Pk=700~750kPa,核心筒位置最大,外围较小。(2)CFG桩复合地基承载力特征值fspk计算。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002),采用经验公式fspk=mRaAp+β(1-m)fsk进行计算,其中:β为桩间土承载力折减系数,因地基承载力较高,β可取0.90;fsk为处理后承载力特征值(kPa),CFG桩采用长螺旋钻成孔泵送混凝土成桩施工工艺,属于非挤土成桩工艺,fsk取天然地基承载力特征值,fsk=300kPa。以正方形布桩,桩径d=0.5m,桩间距s=1.15m,面积置换率为14.80%,平均有效桩长13.5m,单桩竖向承载力特征值Ra=798.5kN。则复合地基承载力特征值fspk=832.2kPa>750kPa。承载力计算满足要求。(3)CFG桩复合地基变形计算。地基处理后的变形计算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)的规定执行,复合土层的分层与天然地基相同,各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的ζ倍,加固区土层采用各向同性均质线性变形体理论。经计算,复合地转自:http://www.21ks.net基的沉降如下:1#(东南角)的沉降量s=39.1mm,压缩模量的当量值为34.4MPa。11#(西北角)的沉降量s=32.6mm,压缩模量的当量值为37.6MPa。4#(东北角)的沉降量s=35.8mm,压缩模量的当量值为39.2MPa。6#(核心筒)的沉降量s=32.0mm,压缩模量的当量值为44.9MPa。8#(西南角)的沉降量s=62.1mm,压缩模量的当量值为32.4MPa。最大倾斜率为0.00114(6#和8#钻孔),平均沉降量为40.1mm,建筑物平均沉降量和整体倾斜率满足规范要求。(4)采用此基础方案须解决如下问题:1)按地基处理规范,桩距宜取3~5d(桩径)。本例因桩长受到限制,按正方形布置,置换率m≤8.7%,处理后地基承载力fspk=600.5kPa<Pk=750kPa。经分析研究:处理范围的土层土质较好;可采用非挤土成桩工艺(长螺旋钻成孔泵送混凝土成桩),对桩间土不产生扰动或挤密;在CFG桩施工结束后,采用注浆对桩间土进行加固,孔深至基岩面。具备以上条件,桩间距可取为1.15m(2.3d),置换率m=14.8%,承载力fspk=750kPa,提高了2.7倍。2)场地抗浮设计水位较高,水头达到8.1m,对成桩效果影响很大,为确保CFG桩桩身质量,采取在场地布置降水井的办法,将地下水降至施工标高以下。在筏板施工完成后注浆封井。综上所述,采用CFG桩+筏板基础是可行的。

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