未来科技城A21地块CFG桩设计计算书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除未来科技城A21地块CFG桩 地基处理工程设计计算书1. 设计概况未来科技城A21地块项目位于北京昌平区北七家，其用地面积4.51公顷；总建筑面积约152500m2，其中地上部分约113000m2，地下部分约39550m2。建筑群包括20层的酒店一栋、23层的创意办公楼两栋，以及围绕三栋主楼周边多处14层不等的配套裙房，整个建筑群上部三座高层突兀奇异，高层下部和裙房有机连接成一个整体，建筑之间在使用功能和结构设计上既有联系，又有差别，整体布局新颖，造型奇特，富有创意，建成后会成为北京市未来科技城开发区极富特点的地标性建筑。建筑物基本情况如下：建筑物名称楼座名称地上/地下层数基础/结构形式板底标高垫层底标高基底土层天然承载力标准值商务园创意办公楼A座23/2筏板/框剪0.000标高=31.000m-14.50m-14.66m240 kPa创意办公楼B座23/2loft办公4/2酒店酒店及服务式公寓20/2会议中心及多功能厅12/2配套商业裙房2/2根据勘察报告和结构设计资料，设计基底相对标高为-14.66m，绝对标高为16.34m，基底土层主要为细砂层，基底土天然地基承载力标准值为240kPa。2. 地基处理设计要求因基底处天然地基承载力不满足楼座对地基承载力和沉降控制的要求，必须进行地基加固处理。根据设计要求，只对酒店及创意办公楼部分进行地基处理，地基处理方案设计要求为:1. 提高地基承载力以满足上部结构荷载对地基承载力的要求，酒店及服务式公寓经处理后修正后复合地基承载力标准值达450kPa；创意办公楼经处理后修正后复合地基承载力标准值达490kPa。2. 提高地基土层的压缩模量，降低建筑物基础的沉降和控制不均匀沉降。要求复合地基最终沉降量不大于70mm，整体倾斜不大于0.0020。3. 施工方案合理，施工方便快捷，节省建设资金；3. 设计依据建筑地基处理技术规范（JGJ 792002）建筑地基基础设计规范（GB 500072002）建筑地基基础工程施工质量验收规范 （GB 502022002）岩土工程勘察报告（编号2011YT1089）北京地区建筑地基基础勘察设计规范（DBJ 115012009）建筑桩基技术规范（JGJ942008） 设计单位提供的地基加固要求电子版图纸。4. 设计方案及工作量4.1 设计方案 地基处理设计采用CFG桩复合地基方案，桩尖持力层选在细砂层。本场区地下水埋深位于桩尖持力层以上，因此CFG桩施工宜采用长螺旋成孔中心压灌施工工艺。根据设计文件，0.000相当绝对标高31.000m，基础垫层底绝对标高为16.34m。设计采用直径400mm CFG中心压灌CFG桩，酒店及服务式公寓施工桩长17.50m（含桩顶以上500mm保护桩头），有效桩长17.00m；创意办公楼施工桩长18.50m（含桩顶以上500mm保护桩头），有效桩长18.00m；清理桩头后，桩顶标高位于基底垫层底标高下20cm，桩身混凝土采用C25细石混凝土，塌落度160mm200mm；桩间距一般为1800mm1800mm，正方形布置，局部桩位根据墙体位置调整至墙体下，桩位放线依据墙体位置和桩体置换率0.039综合控制，即单桩处理面积不大于3.24m2。桩顶铺设200mm厚、粒径520mm级配砂石褥垫层，要求碎石垫层级配好、强度高，采用平板振捣器振动夯实，夯填度0.9。酒店及服务式公寓设计单桩承载力标准值为850.1kN；设计总桩数为658根。创意办公楼A座设计单桩承载力标准值为889.6kN；设计总桩数为617根。创意办公楼B座设计单桩承载力标准值为885.1kN；设计总桩数为613根。验槽时若桩间土承载力达不到设计取用的240kPa时，必须进行处理。桩基施工完毕后，应按照建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）进行施工质量检验，主要项目包括单桩复合地基承载力载荷试验和桩身混凝土完整性施工质量低应变动力检测。检测数量依据地基基础验收规范。4.2 设计工作量楼号层数地上/地下处理方式桩间距(mm)桩长(m)桩数(根)混凝土量(m3)碎石褥垫层量(m3)酒店及服务式公寓20/2CFG桩复合地基一般1800180017.56581446422创意办公楼A座23/218.56171434398创意办公楼B座23/218.56131424398合计188843041218 5.设计计算5.1场地土层物理力学性质和地基处理参数根据场地岩土工程勘察报告，三座建筑物所处地段土层分布略有差异，各楼座CFG桩设计取用参数表如下：酒店及服务式公寓各土层物理力学性质表层号容重桩侧阻力标准值qsik桩端阻力标准值qpk计算层厚hiEsi19354.52819323.89119.5351.5819.5403.2620363.2819.5400.8381213202219280122040045120380132036016持力层7001715创意办公楼A座各土层物理力学性质表层号容重桩侧阻力标准值qsik桩端阻力标准值qpk计算层厚hiEsi19354.928193259119.5350819.5402.2620364.3819.5401.6381213202219280122040045120380132036016持力层7001815创意办公楼B座各土层物理力学性质表层号容重桩侧阻力标准值qsik桩端阻力标准值qpk计算层厚hiEsi19355.32819325.79119.5350819.5402.8620363.3819.5400.9381213202219280122040045120380132036016持力层70018155.2 复合地基承载力标准值计算：fak =fsp,k+d 0（d1.5）fsp,k=mfp,k+ab(1-m)fs,k或fsp,k=1+m (1-n) abfs,kfsp,k复合地基承载力标准值，kPa；fs,k天然地基承载力标准值，kPa;fp,k单桩承载力标准值，kPa;fp,k=Rk/ApRk= (qpkAp+UpSqsikhi) 等效土层厚度；d深度修正系数；0加权平均容重； a处理后桩间土强度提高系数，与施工工艺有关，本工程取1；b桩间土强度发挥系数，按地区经验取值，本工程取0.9；m面积置换率；n桩土应力比；ApCFG单桩截面积，m2；Up桩身横截面周长，m；RCFG桩单桩竖向承载力标准值，kN；qpk与土性和施工工艺有关的极限端阻力标准值，根据勘察报告接合地区经验确定；qsik 第层土与土性和施工工艺有关的极限侧阻力标准值，按地区经验确定；hi第i层土厚度，m；s、s1、s2布桩间距、桩纵向间距、桩横向间距，m;设计计算： 酒店及服务式公寓有效桩长为17.0m，桩间距为1800mm1800mm时：Rk=（qp,kAp+UpSqsikhi）=7000.1256+1.256（354.5323.8351.5403.2363.2+400.8）=850.1（kN）fp,k=Rk/Ap=850.1/0.1256=6.767（MPa）m=0.402/(41.81.8) =0.039fsp,k=mfp,k+ab（1-m）fs,k =0.0396767+10.9(10.039)240 =470 kPa在此基础上，可考虑周边荷载情况对复合地基进行深度修正（宽度修正系数取0.0，深度修正系数取1.0）。因为建筑物周边开挖，土体侧限作用被永久削弱，将4层裙房建筑物荷载换算成等效土层厚度4.2m计算深度修正。fak =fsp,k+d 0（d1.5）=470+1.09（4.21.5）=494.3 kPa450kPa，满足设计要求。CFG桩最大桩顶应力6768kPa，确定桩身混凝土等级采用C25。创意办公楼A座有效桩长为18. 0m，桩间距为1800mm1800mm时：Rk=（qp,kAp+UpSqsikhi）=7000.1256+1.256（354.9325402.2364.3+401.6）=889.6（kN）fp,k=Rk/Ap=889.6/0.1256=7.083（MPa）m=0.402/(41.81.8) =0.039fsp,k=mfp,k+ab（1-m）fs,k =0.0397083+10.9(10.039)240 =482.2kPa在此基础上，可考虑周边荷载情况对复合地基进行深度修正（宽度修正系数取0.0，深度修正系数取1.0）。因为建筑物周边开挖，土体侧限作用被永久削弱，将4层裙房建筑物荷载换算成等效土层厚度5.8m计算深度修正。fak =fsp,k+d 0（d1.5）=482.2+1.09（5.81.5）=520.9 kPa490kPa，满足设计要求。CFG桩最大桩顶应力7083kPa，确定桩身混凝土等级采用C25。创意办公楼B座有效桩长为18.50m，桩间距为1800mm1800mm时：Rk=（qp,kAp+UpSqsikhi）=7000.1256+1.256（355.3325.7402.8363.3+400.9）=885.1（KN）fp,k=Rk/Ap=885.1/0.1256=7.047（MPa）m=0.402/(41.81.8) =0.039fsp,k=mfp,k+ab（1-m）fs,k =0.0397047+10.9(10.039)240 =480.8 kPa在此基础上，可考虑周边荷载情况对复合地基进行深度修正（宽度修正系数取0.0，深度修正系数取1.0）。因为建筑物周边开挖，土体侧限作用被永久削弱，将4层裙房建筑物荷载换算成等效土层厚度5.8m计算深度修正。fak =fsp,k+d 0（d1.5）=480.8+1.09（5.81.5）=519.5 kPa490kPa，满足设计要求。CFG桩最大桩顶应力7047kPa，确定桩身混凝土等级采用C25。5.3 复合地基沉降计算 地基处理后的沉降验算按国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）的有关规定执行。 CFG桩桩端持力层为密实的细砂层，厚度相对较大，可视为不可压缩层，复合地基沉降只需考虑桩身范围内桩、土的沉降量。 在工程中，应用较多且计算结果与实际符合较好的变形计算方法是复合模量法。复合模量可按下式求得：式中： ：复合地基承载力标准值，kPa；：天然地基承载力标准值，kPa；：桩间土的压缩模量，MPa。：加固区土的模量提高系数。基底附加应力采用上部结构荷载的准永久组合，根据设计院提供的土反力的最大值按490kPa计算。 复合地基最终沉降量可以采用角点法按下式计算： 式中： Sc：复合地基最终沉降量，mm； m：角点法计算点对应的矩形荷载分块数； n：桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数； Poj：角点法计算点对应的第j块矩形底面长期效应组合的附加应力，kPa； Esi：基础底面下第i层土的压缩模量，采用地基土在自重压力至自重压力加附加应力作用时的压缩模量，MPa； Zij、Z(i-1)j：基础底面下第j块荷载至第i层土、第i-1层土底面的距离，m； aij、a(i-1)j：第j块荷载基