（岩土工程专业论文）绍兴县建筑基础型式选用研究.pdf

摘要 基础工程是建筑工程的重要组成部分，其设计方案合理与否、施工质 量好坏是建筑是否安全与经济合理的重要因素之一。绍兴县地处宁绍平原， 地基土既为典型的软土，也具有自己的特点，基础设计、施工都较复杂， 存在大量需要优化解决的问题。 依据绍兴县不同地区的地质情况，根据地基土( 岩) 层的形成年代、成因和 地质特性，进行岩土工程条件分区，将绍兴县分为城区、滨海区、山区及半山区。 本文是在既有分区的基础上，对上述三个地区建筑基础型式的合理选用进行 了研究，按上部结构荷重( 高层、多层和低层) 进行分类，对不同工程地质 区域提出合理的基础型式，本文还对城区和滨海区基坑围护结构合理选型进行 了研究。 本文通过大量调查研究，并作必要的勘察和室内试验完成了绍兴县基础 型式合理选用研究。对绍兴县应用广泛且取得一定成功经验的基础及基坑 选型经验进行了总结，并通过对不同地区典型地质进行理论分析和数值计 算，得出不同上部荷重建筑物合理的基础型式及持力层；并给出了不同区 域基础选型常见问题及解决措施。通过对已有工程的调查分析，比较研究， 对基础型式的选择给予评价。 研究成果将有利于从整体上把握绍兴县基础型式的合理选用，对贯彻规范规 定的“安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境”的基本原则有重 要意义，对工程建设，特别对区域规划、设计有重要的参考价值和指导意义；研 究成果对绍兴县进一步发展有很好的经济效益和社会效益。 关键词：绍兴县、工程地质特性、基础型式、地基 a b s t r a c t t h es t y l i n go ff o u n d a t i o ni sc e n t r a lf o rp r e l i m i n a r yd e s i g nw h i c hl a t e rd o m i n a t e st e c h n i c a l a n de c o n o m i cf a c t o r so f t h ew h o l ee n g i n e e r i n gp r o j e c t w i mr e g a r dt ot h i s s h a n x i n gc o u n t yo f z h e j i a n gp r o v i n c e c h 剐篇c 蜘z e db ys o f ta n dh i g h l yf e a t u r e dc l a yo f n i n g s h a op l a i ni ss t u d i e di n o r d e r t og i v ea c c e p t a b l er e c o m m e n d a t i o n sf o rp r a c t i c i n ge n g i n e e r s a l lt o g e t h e rt h r e ed i s t r i c t si ns h a o x i n gc o u n t ya r es e l e c t e d ，n a m e l yc i t y , l i t t o r a l a n dh i l l yd i s t r i c t s a n df o re a c ho ft h e m s u p e r s t r u c t u r e sc a t e g o r i z e da sh i g h - r i s e b u i l d i n g 、m u l t i s t o r yb u i l d i n ga n dl o w - r i s eb u i l d i n ga 托s t u d i e dr e s p e c t i v e l y t h e c r i t e r i af o rc o m p a r i s o no fd i f f e r e n tp o s s i b i l i t i e si n v o l v et e c h n i c a la n de c o n o m i c f a c t o r sa sw e l la se n v i r o n m e n t a li m p a c t sa n ds a f e t yc o n s i d e r a t i o n s t h i ss t u d yi sb a s e do ni n f o r m a t i o nf i o me n g i n e e r i n gg e o l o g i c a ls u r v e y s , l a b o r a t o r yt e s t sa n dr e a lp r o j e c t s i nt h ee n do ft h i sp a p e r , as u m m a r yo ns t y l i n go f f o u n d a t i o ni ns h a o x i n gc o u n t yi sp r e s e n t e d t h er e s e a r c hi sv e r yi m p o r t a n tt ot h ec o n s t r u c t i o n , e s p e c i a l l yt o # a nd e s i g na n d t h ei m p r o v e m e n ti nt h eq u a l i t y , w h i c hw o u l db r i n gh u g ee c o n o m i cp r o f i ta n ds o c i a l b e n e f i t s k e yw o r d s ：s h a o x i n gc o u n t y 、t h ef e a t u r e so f t h es o i l 、s t y l eo f f o u n d a f i o n 、f o u n d a t i o n 浙江大学硕士学位论文绍兴县建筑基础型式选用研究 李征2 0 0 7 年5 月 1 1 选题的目的和意义 第一章绪论 目前，我国经济形势很好，各地的各类建设项目很多，国家、地方等 都投入了巨大的基建资金。而建筑地基基础在基建周期和基建资金中所占 比例约为1 1 5 1 3 ，并且基础工程是隐蔽工程，其设计方案合理与否、施工 质量好坏是建筑是否安全和经济合理的关键之一。 同时，地基基础问题具有明显的区域特征，要特别注意“因地制宜”。 绍兴县地处宁( 波) 绍( 兴) 平原，地基土为典型的软土。该地基具有含 水量高、强度低、压缩性大、透水性差和变形历时时间长等特点，基础设 计、簏工都较复杂，存在大量需优化解决的问题。 近年来，国内外的土力学和地基基础研究取得了很大的进步，一些先 进的理论、设计理念和施工技术等出现。广大的勘察、设计、施工、监理 等各类建筑人员迫切需要结合特定的工程地质条件学习和掌握这些新知识， 来更好地服务于工程实践。 本文正是针对以上的背景和需求而进行研究，针对绍兴县这一特定地 理区域，根据国家现行规范、规程和土力学地基基础理论，结合近来的研 究成果，通过广泛收集、整理、总结已有的勘察、设计、施工、监理等建 筑工程资料和必要的试验、计算分析、方案对比等，在绍兴县工程地质特 性的基础上，针对上部结构型式提出相应的合理的基础型式，其成果将有利 于从总体上把握绍兴县基础型式合理选用，对贯彻规范规定的“安全适用、 技术先进、经济合理、确保质量、保护环境”的基本原则有重要的意义。 1 2 绍兴县地基基础应用研究现状 目前，因地制宜的针对某一特定的区域工程地质特性及基础型式合理 选用的研究并不多见，查找目前可得到的资料，有关绍兴县的研究则几乎 是空白，杨丽君在绍兴城区工程地质特性及地基加固方法的选择n 1 一 文中根据绍兴城区工程地质特性，以及建筑物对地基的要求，对适合作基 础持力层的土层作了分析，讨论了可供参考的几种地基处理方法；另外， 对绍兴城区常用的各种地基型式如：水泥搅拌桩、管桩、沉管灌注桩等进 行了分析，提出了在设计和施工中应注意的问题；黄雄、林柏在绍兴住 宅桩基调查及优化设计探讨“一文中对绍兴地区多层住宅桩基情况进行 第一章绪论 了初步的调查，并对桩基的优化设计给出了简单的探讨，张芳的 3 0 沉桩困难 需大吨位压 较厚桩机 影响小 对环境影响挤土、噪声挤土、噪声挤土泥浆、噪音 粉细砂层砂土液化砂土液化无沙土液化坍孔 人为因素与桩的产品质砼地下浇筑、泥 施工质量 影响因素较大 量容易保证浆护壁不易控 持力层稳定 桩长控制灵活起伏过大，不宜用尚可 3 2 城区高层建筑基础选型 高层建筑混凝土结构设计技术规程n ( j o j3 - 2 0 0 2 ) 对高层的定义为l o 层 及1 0 层以上或房屋高度超过2 8 m 。 3 2 1 城区高层建筑基础选型现状及经验总结 高层建筑达到一定高度，是水平荷载控制结构设计而不是竖向荷载控制结构 设计，是刚度而不是材料的强度控制结构设计，框架结构在水平荷载作用下，由 于抗侧刚度小，水平位移大，当层数较高时，框架结构的合理性反而表现不出来， 框架合理层数为6 1 5 层，而层数更多或高度更高时，需要采用框架一剪力墙结 构、剪力墙结构、筒体结构等。一般情况下采用框架一剪力墙结构、剪力墙结构、 简体结构的建筑的上部结构荷载都很大，结合绍兴县城区的情况，基础必须采用 1 7 第三章城区建筑基础型式及基坑围护结构合理选用 钻孔灌注桩，而不能使用预应力管桩。由于上部结构为框架一剪力墙结构、剪力 墙结构、筒体结构的建筑，基础需要采用采用钻孔灌注桩。故笔者以下从最大单 柱荷载的角度针对高层框架结构的桩基选型进行探讨。 假设高层建筑采用桩一柱基础即柱下独立桩基础，可以是单根桩，也可以是 多根桩，由承台连接而成。设柱所传递的竖向荷载为凡桩基承台和承台土自重 为g ，预应力管桩布桩区域面积为彳，平面布桩系数为埘，管桩直径为d ，预应力 管桩竖向力设计值为，则必f 4 m 4 n ( zd 2 ) g ，由于预应力管桩存在适宜的 布桩系数，故脯最大值m 。，由于预应力管桩直径己知，依据建筑的具体情况 彳也有最大值彳。，而为一已知数，令芦k 。- = 4 现。彳。，m ( 万d 。) _ g ，当d e 。，即柱所传递的竖向荷载很大时，平面布桩系数m 将超过平面适宜布桩系数 最大值所。，此时桩间距过密；将会带来桩的饱和，挤土效应强烈，此时不宜 选用预应力管桩。放平面布桩系数是桩基选型的重要因素。合理布桩，尽量降低 布桩密度是高层建筑管桩设计的关键。 高层建筑若采用桩梁基础、桩墙基础、桩一筏基础、桩一箱基础，若所 选用管桩的平面布桩系数若超过平面适宜布桩系数最大值，比如3 ，也将产生 强烈的挤土效应，会带来施工困难、甚至断桩等不良后果，故在此种情况下，宜 选用钻孔灌注桩。笔者所统计的绍兴县城区的高层建筑( 框架结构) 的单柱最大 荷载在1 3 0 0 0 k n 以上建筑，都选用钻孔灌注桩做基础。 表3 - 3预应力管桩和钻孔灌注桩应用情况对比 3 0 0 0 以 3 0 0 0 5 0 0 0 7 0 0 0 n9 0 0 0 h1 1 0 0 0 1 3 0 0 0 1 6 0 0 0 下 5 0 0 07 0 0 09 0 0 01 1 0 0 01 3 0 0 01 6 0 0 0 以上 ( k n ) ( k n ) ( k n )( k n )( k n ) ( k n )( k n ) ( k n ) 钻孔灌注 桩数目 54oo33l5 ( 个) 钻孔灌注 桩所占百 9 6 1 8 。2 oo 1 0 0 6 0 1 0 0 1 0 0 分比 预应力管 桩数目4 71 8 2 2o 20 o ( 个) 管桩所占 百分比 9 0 4 8 1 8 1 0 0 1 0 0 04 0 o0 由表3 - 3 可见，当荷载较小时，预应力管桩所占比重很大，随着荷载的增大， 预应力管桩所占比例逐渐减少，而钻孔灌注桩所占比例逐渐增加，当框架结构单 柱最大荷载达到1 3 0 0 0 k n 以上时，所选用的基础型式均为为钻孔灌注桩。 浙江大学硕士学位论文绍兴县建筑基础型式选用研究李征2 0 0 7 年5 月 笔者随机调查的应用钻孔灌注桩作为基础的1 9 例建筑( 框架) ，最大单柱荷 载达到1 1 0 0 0 k n 及以上为9 例，占总数的4 7 ，应用预应力管桩作为基础的7 0 例建筑中，而单柱荷载达到1 1 0 0 0 k n 及以上的仅两例，占预应力管桩中总数的 2 9 。 经验总结：当高层框架结构最大单柱荷载大于1 3 0 0 0 k n ，建议选用钻孔灌注 桩作为基础；当最大单柱荷载处于5 0 0 0k n 1 3 0 0 0 k n 时，进行其它如经济、工 期、施工等方面的比较后再作选择；当最大单柱荷载在5 0 0 0 k n 以下时，优先选 用预应力管桩。 3 2 2 城区典型地质高层建筑基础选型分析 ( 1 ) 十五层高层建筑基础选型分析 在城区典型地质地基士上建设十五层民用建筑，上部结构竖向荷载总和 1 8 4 0 5 6 k n ，结构宽度为1 7 9 m ，长度为4 5 7 m ，高度为4 9 2 m 。 1 ) 6 0 0 r a m 预应力管桩，选用