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专精 ▎珠海某项目的基础选型分析
栏目:国腾动态 发布时间:2019-11-19


基础是建筑的重要组成部分,基础的选型和设计既关乎结构安全又直接影响到工程造价和工期。基础的造价通长占整个工程总造价的10%~30%,做好基础的选型分析是控制工程总造价的关键一环,也是结构专业负责人的必修课。

 

本文以珠海某项为案例探讨基础选型分析的内容及关键点,重点描述了地下室如何做抗拔验算、抗拔和抗压的单桩承载力特征值如何确定、抗拔桩的裂缝宽度如何验算等细节,希望对结构工程师能起到抛转引玉的作用。


一、分析依据

地勘报告,方案文本,建筑方案图纸,相关的国家和地方设计规范。

  

二、纯地库8.4m×8.4m典型标准跨基础选型分析

结合建筑总图、地下室平面图、地勘剖面及地勘报告,本工程±0.000相当于绝对高程4.100,地下室底板底面相对标高为-11.700(底板厚度暂按600mm,覆土厚度1.8m,抗浮水位按初堪取至室外地坪-0.200)。

 

①典型地勘孔位剖面

②地勘天然地基参数

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1 纯地库典型地质剖面                                                               图2 天然地基承载力参数

由图1和图2可知2-2淤泥压缩性高,承载力低,不适合采用天然基础,不适合采用底板自承重,地下室底板及上部荷载宜由桩基承担。

 

③标准柱跨的荷载分析

标准组合上部轴力N=4530.7kN,底板按600厚,底板面层按100厚,活荷载按4.0kN/m2。标准组合标准柱跨单柱传到桩基上的轴力N=4530.7+(0.6×25+0.1×20+4)×8.4×8.4=6012.5kN。

 

恒载工况下柱轴力N恒上=3900.9kN,标准柱跨单柱用来抗浮的轴力N=3900.9+(0.6×25+0.1×20)×8.4×8.4=5100kN;标准柱跨单柱水浮力N=1.05×(-0.2+11.7)×9.8×8.4×8.4=8350kN;标准柱跨单柱抗拔桩需要提供的抗拔力N=8350-5100=3250kN。

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          图3   1.0DL+1.0LL标准组合下的轴力                                                图4   1.0DL工况下轴力

 

④采用PHC管桩的可行性论证

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                 图5  地勘报告显示强腐蚀                                                6  地勘揭示块石不利于PHC施工

 

结论:由图5~图7可知,本项目地质条件不适合采用PHC管桩。

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7 锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程DBJT15-22-2008 相关规定

 

⑤钻孔灌注桩分析

地库标准跨计划采用单柱单桩即可,由前面第③分析可知单桩的抗压承载力特征值为6012.5kN,取Ra=6500kN;单桩抗拔承载特征值为3250kN,取Ra拉=3300kN。选择桩径1000mm、1200mm、1400mm三种桩径进行试算和比较。

 

A、抗拔桩的裂缝宽度验算

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8   工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-2008

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  9   三种桩径裂缝宽度验算

 

结论:1000直径的抗拔桩,纵筋须配44根C28,相邻钢筋中心间距为47mm,会影响混凝土的浇筑,桩径太小,不适用;1200直径的抗拔桩,纵筋须配43根C28,相邻钢筋中心间距为63mm,不影响混凝土的浇筑,适用;1400直径的抗拔桩,纵筋须配38根C28,相邻钢筋中心间距为88mm,不影响混凝土的浇筑,适用。抗拔桩桩径采用1200还是1400,由经济性比较决定。

 

B、典型孔位抗拔承载力特征值及桩长验算

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      10   典型孔位抗拔承载力特征值及桩长验算

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C、典型孔位抗压承载力特征值验算

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11   典型孔位抗压承载力特征值验算

 

D、相应的桩身抗压强度验算

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12   桩身强度验算

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E、地库标准柱跨桩基的经济性分析

13   地库标准跨钻孔灌注经济性分析

 

F、模型复核桩基承载力

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14   地库标准跨钻孔灌注桩承载力验算结果

 

G、纯地库标准跨结论及建议

以典型孔位ZK18为例,1200抗拔桩长为22.1米,入中风化岩4.7米,纵筋43根C28,单桩抗压承载力特征值=Min(6500,12849.07,11201)=6500kN;1400抗拔桩桩长为21.4米,入中风化岩4米,纵筋38根C28,单桩抗压承载力特征值=Min(6500,15781.03,15246)=6500kN;箍筋统一采用C8@100/200;地库标准跨桩基是抗拔控制,抗压不控制。

 

由图13可知,地库标准跨采用1200桩径更经济,建议地跨标准跨桩径采用1200,柱下设单柱单桩,单桩抗拔承载力特征值Ra拉=3300kN,单桩抗压承载力特征值Ra=6500kN,桩纵筋采用43根C28,箍筋采用C8@100/200。

 

由图14可知,桩基的抗压和抗拔承载力均满足规范要求,地跨标准跨单桩抗压承载力特征值取Ra=6500kN,最大桩反力为6217kN;单桩抗拔承载力特征值取Ra拉=3300kN,最大拉力为3168kN;设计取值既安全又经济。

通过基础选型分析可以提前锁定合理的基础形式,确定合理的桩径、桩长及桩端入岩深度,确定合理的单桩抗压和抗拔的承载力特征值,确定合理的桩身混凝土强度等级及配筋,最大限度的提高基础的利用率,从而节约大量的成本。