铂尔曼酒店地基基础方案分析.doc

. 开封建业铂尔曼酒店抗浮工程方案优化分析二一二年十月三十日部分内容来源于网络，有侵权请联系删除！一、工程概况1.1拟建工程概况 拟建开封建业铂尔曼酒店位于开封市中北部，龙亭路北侧，万岁山风景区南侧。拟建场地近似为长方形，南北长约250米，东西长约260米，酒店为地上1层，地下1层。拟建各建筑物特征一览表 建筑物名称层数地下室层数地基基础设计等级0标高(m)室内外高差(m)基础埋深(m)拟采用地基基础类型基底平均压力(kPa)最大单柱荷载及最大柱网间距或跨度结构类型开封建业铂尔曼酒店1F1F丙级70.800.35.5天然地基筏板基础或桩基锚杆5006506000kN24.6m框架本工程一期建筑面积为32804m2（其中地下建筑面积12814 m2），其中酒店区地上一层（总高不超过9.60米），地下室一层（埋深约6米）。本工程设计0.000标高相当于绝对标高+71.25m。1.2地下结构及基础概况 (1) 一层地下室，梁和柱都采用钢筋混凝土框架结构，在外周部（与室外的边界）设置挡土压外墙，形成带有坚固的抗震墙的框架结构。(2) 勘察显示，在7度地震条件下，场地第2层粉土和第3层粉土为可液化地层，液化等级为轻微。(3) 勘察显示，勘测期间实测稳定水位埋深为现地面下0.2-2.3m左右,标高介于67.9668.26m。场地抗浮水位应按使用年限内最高水位或50年一遇最高水位进行，本工程抗浮设防水位拟定为70.00m。(4) 工程地下水和土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均具有微腐蚀性，池塘水对混凝土结构、干湿交替条件下钢筋混凝土结构中的钢筋均具有弱腐蚀性。(5) 设计单位初步建议：基础方案初步可考虑采用桩-筏（承台）基础。根据地区经验，桩型拟采用D=600mm的钻孔灌注桩，桩长约19m，以第（10）层作为桩尖持力层，估算单桩抗压承载力特征值约在1000kN左右，若采用后压浆工艺，可进一步提高承载力。抗浮桩可采用D=600mm的钻孔灌注桩，以第（10）层作为桩尖持力层，估算单桩抗拔承载力特征值约在550kN左右。(6) 地下室宜视建筑平面适当增加安排混凝土墙，以提高地下室刚度，满足顶板嵌固条件。地下室采用抗渗混凝土。二、工程地质条件分析02.1场地典型地质剖面抗浮水位+70基底位置钻孔灌注桩扩体锚杆2.2场地土层地质参数分析(1) 抗剪强度不固结不排水抗剪强度指标一览表（uu试验）层号233夹45c(kPa)1211181417(度)202213811固结不排水抗剪强度指标一览表（cu试验）层号233夹45c(kPa)1312191718(度)2225151316(2) 压缩模量压缩模量Es0.1-0.2及压缩性评价一览表层 号233夹456Es0.1-0.2(MPa)4.22.75.62.74.211.2压缩性评价高高中高高中层 号789101112Es0.1-0.2(MPa)7.118.56.618.528.030.0压缩性评价中低中低低低层 号13141516Es0.1-0.2(MPa)12.034.013.113.5压缩性评价中低中中(3) 地基承载力各层土承载力特征值层 号233夹456fak(kPa)907010570110160层 号789101112fak(kPa)120210165210300320层 号13141516fak(kPa)300350330340三、基础方案评价地基基础的合理选型十分重要，既要保证安全性，又必须考虑经济性和施工可行性，通过合理选择基础形式，控制差异变形，以优化基础设计，达到安全、经济、合理的目标。考虑到本工程的结构特点和基底土质条件，分析如下：拟建酒店单柱荷载约为50006000kN，基础埋深为0下5.5m，基础持力层为第4层粉质粘土，承载力深度修正系数取1.0，按独立基础考虑，计算经深度修正后的承载力特征值为fa=70kPa，若采用独立基础，则其尺寸b10.0m，基础尺寸太大，不适合采用天然地基独立基础。故应采用筏板基础。对于本工程，需要着重考虑的一个基础方面的技术问题是整体地下建筑结构的整体抗浮稳定和局部抗浮稳定问题。开封市地处黄河沿岸，地表水系丰富，地下水位较高，特别是本项目场地位于开封水系当中，场地现为池塘，由于建筑本身自重较小，根据勘察单位提供的勘察报告分析，需要重点克服约6米的浮力水头。据此，在采用筏板基础的前提条件下，结合地下结构和拟建建筑条件，并考虑开封本地的地区施工经验，可以选用的基础方案为筏板基础（500mm600mm）+钻孔灌注桩或筏板基础+普通锚杆或筏板基础+高压喷射扩大头囊式锚杆。3.1普通锚杆方案技术方案： 抗浮锚杆锚固体与土体粘结强度特征值层 号233夹4567891011qsia（kPa）1116161514172722332540对于拟建酒店，如抗浮桩以单桩桩长约19m，提供抗拔承载力特征值550kN供为单位。根据地勘报告和抗浮锚杆锚固体与土体粘结强度计算，普通锚杆布置桩长15m，桩径0.15m，每根锚杆可提供110 kN的荷载。一个单位布置5根锚杆。技术难点：本场第4层和第5层粉质粘土（Q4-3al）, 灰褐灰黑色,软塑流塑土体中含铁质斑点、少量有机质，稍有腥臭味，局部为淤泥质粉质粘土。该地层1、存在轻微液化问题：2、锚固体与土体粘结强度极低：所以普通锚杆不适合该地层做永久抗浮。3.2钻孔灌注桩技术方案：抗浮桩（钻孔灌注桩）侧表面抗压极限侧阻力设计参数层 号233夹4567891011qsi（kPa）1224282834524456506876钻孔灌注桩基础方案初步可考虑采用桩-筏（承台）基础。根据地区经验，桩型拟采用D=600mm的钻孔灌注桩，桩长约19m，以第10层作为桩尖持力层，估算单桩抗压承载力特征值约在1000kN左右。抗浮桩可采用D=600mm的钻孔灌注桩，以第（10）层作为桩尖持力层，估算单桩抗拔承载力特征值约在550kN左右。技术难点：钻孔灌注桩在开封地区的大量施工经验表明，其作为承压构件是可靠的。但是钻孔灌注桩在高水位软弱土层中施工时，往往存在较厚的桩侧泥皮和桩端沉渣问题，对于抗拔荷载为主要控制荷载的建筑结构来讲，是一个主要的技术不利问题。开封地区的一些大型项目的试桩结果表明，抗压承载力一般大于设计预期，而抗拔承载力则低于设计预期。解决此问题的技术方案为采用后压浆工艺，但是此工艺的应用会大幅提高桩基造价，经济性有所欠缺。且压浆工程质量的控制也是施工不好把握的因素。此外，对于本项目面积巨大的地下结构而言，钻孔灌注桩属刚性桩，需要布置在结构柱的柱下，对于解决筏板板中的局部抗浮稳定问题不利，因桩对筏板的冲切需设置承台，且会造成筏板厚度的增加。而且，对于本项目主体“Y ”型建筑形式也不利于控制差异变形。3.3高压喷射扩大头囊式锚杆技术方案：为了满足抗浮锚杆初步设计的需要，根据勘查成果提供抗浮锚杆土体与锚固体粘结强度特征值分别见下表，抗浮锚杆的抗拔承载力应通过现场抗拔静载荷试验确定。抗浮锚杆土体与锚固体粘结强度特征值层 号233夹4567891011qsi（kPa）1116151417272233254050 注：上表为采用一次常压灌浆工艺条件下的参数，当采用二次注浆工艺时可适当提高。高压喷射扩大头囊式锚杆方案采用高压旋喷桩工艺内插承压型囊式扩体锚杆，其总长度185m，下部3米桩径800mm，采用钻喷一体工艺施工，其布置灵活，可很好的解决整体抗浮和局部抗浮稳定问题，对于2、3层粉土存在的轻微液化问题，地基处理规范中的对应条文也指出此种工艺可以较好解决。根据地勘单位的补充材料估算单锚竖向抗拔承载力为550kN，能够满足本项目的荷载要求。设计依据1. 河南省建筑设计研究院有限公司开封建业铂尔曼酒店岩土工程勘察报告(详细勘察) 2012.5.18。2.现行相关规范、规程，如下表所示：序号规范名称规范编号01建筑地基基础设计规范GB50007-201102岩土锚杆(索)设计规程CECS22：200503高压喷射扩大头锚杆技术规程JGJ/T 282201204预应力混凝土用螺纹钢筋GB/T 20065-2006 05建筑工程施工质量验收统一标准GBJ50300-200106工程地质手册（第四版）高压喷射囊式锚杆单锚极限抗拔计算依据高压喷射扩大头锚杆技术规程(JGJ/T 2822012)，单根高压喷射扩大头锚杆抗拉力设计值T计算如下：式中 锚杆锚固体的抗拔安全系数，按规范选取；锚杆极限抗拔力标准值（kN）； 锚杆钻孔直径； 非扩大头锚固段的长度；非扩大头锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值（kPa），通过试验确定；无试验资料时，可按规范取值；扩大头直径（m）；扩大头长度（m）；扩大头锚固段注浆体与地层间的粘结强度标准值（kPa），通过试验确定；无试验资料时，可按规范取值；土体作用于扩大头端面上的抗力强度值（kPa），对于竖向锚杆，有式中 扩大头上覆土体的重度（kN/m3）； 扩大头上覆土体的厚度（m）； 扩大头前端土体的静止土压力系数，可由试验确定；无试验资料时可按式计算：； 扩大头前端土体的有效内摩擦角标准值，取； 扩大头前端土体的被动土压力系数：； 土体的内摩擦角标准值()； 土体的粘聚力标准值(kN/m2)； 扩大头向前位移时反映挤胀效应的侧压力系数，可按经验公式计算：；扩大头前端土体的主动土压力系数：。根据本工程地质勘察报告和设计的锚杆类型，及高压喷射扩大头锚杆技术规程(JGJ/T 2822012)，计算出本工程囊式扩体锚杆的极限承载力与设计承载力汇总于下表：项目名称：开封建业铂尔曼酒店抗浮结构名称结构底板下底面埋深:4.440 m结构室外底面高程 H=68.000 m设计相关规范：高压喷射扩大头锚杆（索）技术规程苏JG/T0332009地层参数表：勘探孔编号D37孔口标高68.440 m序号土层编号土层名称层底埋深土层厚度容重抗剪强度标准值粘聚力标准值内摩擦角标准值mmkN/mkPakPa1杂填土0.50 0.50 7.0 12.0 4.0 9.0 2粉土1.60 1.10 7.9 22.0 13.0 22.0 3粉土3.00 1.40 8.5 32.0 12.0 25.0 4粉质粘土8.70 5.70 7.6 28.0 17.0 13.0 5粉质粘土10.30 1.60 7.4 34.0 18.0 16.0 6粉土夹粉砂13.70 3.40 8.9 54.0 70.0 25.0 7粉砂夹粉土16.50 2.80 9.3 66.0 0.0 36.0 8粉质粘土18.40 1.90 8.8 50.0 80.0 26.0 9粉砂21.00 2.60 9.2 80.0 0.0 33.0 锚杆设计参数设计总长度 L=18.50 m上覆土层平均容重 =8.5 kN/m非扩体段长度 l1=0.00 非扩体段直径 d1=0.15 m扩体段长度 l2=3.00 扩体段直径 d2=0.80 m扩体段上部覆盖土层20.38粉砂有效内摩擦角系数=1.0 扩体段侧压力系数 =0.93Ka=0.274安全系数 k=2.0 非扩体段侧摩阻力T1（kN）扩体段侧摩阻力T2（kN）扩体段端压力T3（kN）极限锚固力Tu（kN）抗拔力设计值T（kN）0 663 559 1222611 杆体配筋校核依据预应力混凝土用螺纹钢筋(GBT20065-2006)及高压喷射扩大头锚杆技术规程(JGJ/T 2822012)，对抗浮锚杆所用预应力混凝土用螺纹钢筋进行锚杆杆体抗拉强度安全校核：As 式中：KtTdfy 锚杆杆体的抗拉断安全系数取Kt=1.6； 锚杆的抗拔力设计值（kN)； 预应力混凝土用螺纹钢筋的抗拉强度设计值（kPa）。 As=（1.6550000）930=946mm 136 As=1017 mm946mm，满足设计要求。根据以上设计计算，单根囊式扩体锚杆承载力设计值可取550kN。囊式扩体锚杆计算极限承载力与设计承载力汇总表基础挖深(m)土层编号土层参数锚杆参数计算极限承载力(kN)安全系数K(-)许用承载力(kN)设计承载力(kN)(kN/m3)Fmg(kPa)()C(kPa)h(m)Ld/D1(m/m)LD/D2(m/m)5.51019.28033018.515.5/0.153.0/ 0.812222.0611550技术要点：高压旋喷桩本身较为适合在粉土和砂土地层中成桩，根据勘察单位提供的土质含量分析表格，如下：粉土粘粒含量统计表层号统计个数最大-最小值平均值标准差变异系数修正系数标准值2312.7-9.511.53613.2-7.49.72.2000.2301.19011.561312.2-6.47.71.6000.2101.1058.5738.5-7.47.8砂土颗粒组成统计表层号2mm(%)2-0.5mm(%)0.5-0.25mm(%)0.25-0.075mm(%)0.075-0.005mm(%)定名6粉砂0.02.924.255.317.6粉砂8粉砂0.01.021.155.522.4粉砂100.00.823.956.119.2粉砂110.02.538.447.611.5细砂120.00.832.558.18.6细砂140.01.024.563.311.2细砂有机质含量统计表层号5平均值（%）4.6据此，可判断本项目场地地层条件适于高压喷射注浆成桩工艺。四 、三种方案经济比对1、普通锚杆类 别单锚设计参数数量（根）总延米数（m）单价（元/m）长度（m）直径（mm）抗拔力特征值普通锚杆15.5150110kN577.5110总价: 8525元2、钻孔灌注桩；抗拔、全笼类 别单锚设计参数数量（根）总延米数（m）单价（元/m）长度（m）直径（mm）抗拔力特征值钻孔灌注桩19600550kN119460总价:8740元3、高压喷射扩大头囊式锚杆类