车库抗拔桩方案

设计方案设计方案 一 工程概况一 工程概况 该项目是由建工房产公司开发位于上海市浦东新区周浦镇 东至经二路 南至瑞安路 西 至经一路 北至沈梅路 本工程拟建建筑物主要为 7 栋 14 18 层高层住宅及一层门卫 街坊站 社区服务放等 场 地内设 1 个 1 层地下车库 地下车库建筑面积为 5392m2 平时可满足居民停车需要 战时可作 人员掩蔽 本次设计区域内拟建建筑物性质详见下表 建筑物名称层数 结构体系柱网尺寸 m 基础型式基础埋深 m 地下汽车库 1F 框架结构8 1X5 5梁板式桩基 5 35 二 设计依据二 设计依据 1 主要设计规范和规程 结构设计以下列国家标准 行业标准和地方标准为依据 1 建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068 2001 2 建筑工程抗震设防分类标准GB 50223 2008 3 建筑结构荷载规范 2010 年版 GB 50009 2001 4 混凝土结构设计规范GB 50010 2010 5 建筑抗震设计规范GB 50011 2010 6 高层建筑混凝土结构与技术规程JGJ 3 2002 7 砌体结构设计规范 GB 50003 2001 8 钢结构设计规范 GB 50017 2003 9 建筑地基基础设计规范GB 50007 2002 10 建筑地基处理技术规范 JGJ 79 2002 11 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 12 地下工程防水技术规范GB 50108 2008 13 建筑抗震设计规程 DGJ 08 9 2003 14 地基基础设计规范 DGJ08 11 2010 15 上海市大型居住社区周康航拓展基地 C 04 01 地块岩土工 程勘察报告 详勘 2013 年 2 月 编号 GL2013 01 HY1 010 1 注 1 国家和本地建设主管部门发布的有关专业技术文件和本工程项目建设主管部门的批文 2 建筑专业提供的设计图纸及其他专业提供的有关资料 3 计算程序 1 中国建研院编制的结构平面计算机辅助设计软件 PMCAD 2010 07 版 2 中国建研院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE 2010 07 版 3 中国建研院编制的基础工程计算机辅助设计软件 JCCAD 2010 07 版 三 设计荷载三 设计荷载 1 设计中主要活荷载 地下小型汽车 4kN m2 消防车活荷载 35 kN m2 板 20 kN m2 梁 不考虑消防车时活荷载 5kN m2 配电间及水泵房 10 0kN m2 注 以上各项荷载中未包括的内容均按照国家 地方现行有关规范标准及实际情况执行 2 地震作用 a 抗震设防类别 标准设防类 b 建筑场地类别 上海 IV 类 场地特征周期为 0 90s c 结构阻尼比 0 05 d 抗震设防列度为 7 度 设计地震分组为第一组 设计基本加速度值为 0 10g e 计算地震作用时采用重力荷载包括下列 100 恒荷载 50 楼面活荷载 f 多遇地震 max 值 0 08 3 结构安全等级 使用年限 该建筑工程结构的安全等级可定为二级 结构的设计使用年限为 70 年 四 地质条件四 地质条件 1 根据上海广联建设发展有限公司提供的 上海市大型居住社区周康航拓展基地 B 07 06 B 08 05 地块岩土工程勘察报告 GL10 Y 172 本场地地质条件如下 场地地基土条件 2 桩侧极限摩阻力标准值 fs和桩端极限端阻力标准值 fp表 预制桩钻孔灌注桩 层号土名 比贯入 阻力Ps MPa 桩侧极限 摩阻力标 准值fs kPa 桩端极限 端阻力标 准值fp kPa 桩侧极限 摩阻力标 准值fs kPa 桩端极限 端阻力标 准值fp kPa 抗拔 系数 粉质粘土 1 0115150 75 6m 以上 1515 6m 以下 淤泥质粉质 粘土 0 47 2018 0 75 夹 砂质粉土 2 0635300 70 淤泥质粘土 0 6625200 75 1 粘土 0 9840320 75 3 粉质粘土 1 87601400507000 75 粉质粘土 2 787520006010000 75 1 2 粉质粘土夹 粘质粉土 4 09752000608000 75 1 3 砂质粉土 7 649040007215000 70 2 1 粉砂 11 3810070008023000 60 2 2 粉砂 23 290 60 注 1 上表中各土层的 fs值和 fp值除以安全系数 2 即为相应的特征值 3 地形地貌及周边环境 本项目位于上海市浦东新区周浦镇 东至经二路 南至四号河 西至经一路 北至瑞 安路 场地地貌类型为滨海平原地貌 场地内地形略有起伏 标高一般在 4 02 3 98m 之 间 4 地基土的构成与特征 根据勘察报告 拟建场地 68 45m 深度范围内的地基土属第四纪全新世及上更新世沉积物 主要由饱和粘性土 粉性土及砂土组成 按其沉积年代 成因类型及其物理力学性质的差异 可划分为 7 个主要层次 拟建场地有古河道分布 受其影响 暗绿色硬土 层及 1 1 层局部 缺失 1 第 1 1 层为灰色杂填土 以建筑垃圾为主 第 1 2 层为灰黄色素填土 由粘性土 组成 含植物根茎 第 2 层为黑色浜底淤泥 含有机质 腐殖物 有臭味 2 第 层为褐黄色 灰黄色粉质粘土 层顶标高为 3 62 0 52m 层厚为 0 00 2 20m 可 塑 压缩性中等 3 第 层为灰色淤泥质粉质粘土 层顶标高为 2 29 3 47m 层厚为 0 30 3 40m 流 塑 压缩性高等 第 夹层为灰色砂质粉土 层顶标高为 1 42 0 98m 层厚为 0 60 3 80m 稍密 压缩性中等 4 第 层为灰色淤泥质粘土 层顶标高为 3 44 5 75m 层厚为 8 70 10 90m 流塑 压缩性高等 地下车库区域基坑底部的地基土为 层灰色淤泥质粉质粘土 该土层具有流变性 开挖时 易产生蠕变 剪切破坏和流土现象 五 地基土的分析与评价五 地基土的分析与评价 5 1 场地的稳定性和适宜性 根据拟建场地的工程地质条件 本场地无滑坡 危岩和崩塌 泥石流 岩溶 采空区等 不良地质作用和地质灾害 属稳定场地 适宜建造本工程各类建筑物 5 2 场地地震效应 根据本次勘察地层资料 按上海市工程建设规范 建筑抗震设计规范 DGJ08 9 2003 和 国家标准 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 2008 年版 的有关条文确定 场地的抗震设 防烈度为 7 度 设计基本地震加速度值为 0 10g 所属的设计地震分组为第一组 场地土软弱 场地土 建筑场地类别为 类 根据国家标准 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 2008 年版 本场地属抗震不利地段 5 3 地下水 上海地区的地下水 主要有浅部土层的潜水 部分地区浅部土层中的微承压水和深部粉 性土 砂土层中的承压水 对本工程设计及施工有影响的是潜水 拟建场地潜水受大气降水及 地表径流补给 本次勘察期间所测得地下水静止水位埋深为 0 20 0 50m 其绝对标高在 3 37 3 93m 钻孔地下水位埋深详见 建筑物及勘探点平面布置图 编号 1 上海市年平 均地下水位埋深为 0 50m 0 70m 之间 建议低水位埋深为 1 50m 高水位埋深为 0 50m 设计 应根据不利组合进行选用 勘察期间在勘察范围及场地周围未见明显污染源 在 G1 和 G3 孔 内各取一组地下水水样进行水质分析 根据本次勘察水样分析报告 判定该场地地下水对 类 场地环境中的混凝土有微腐蚀性 对钢结构有弱腐蚀性 在长期浸水条件下 地下水对钢筋混 凝土结构中的钢筋有微腐蚀性 在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性 场 地内地下水埋藏较浅 地基土呈饱和状态 根据上海市工程经验 当地下水对混凝土有微腐蚀 性时 地基土对混凝土亦有微腐蚀性 5 4 不良地质条件 根据本次勘察揭示 场地内有较多暗浜分布 其中 5 7 号住宅楼及地下车库区域存在暗 浜 暗浜的最大深度为 2 60m 在进行地基基础设计 施工时需考虑其不利影响 5 5 桩基 由地基土构成可见 拟建场地在 1b 及以上主要为饱和的粘性土 工程力学性质较差 埋深较浅 不宜作为桩基持力层 第 3 层灰色粉质粘土 层顶标高为 20 23 22 15m 含水量平均值为 35 6 孔隙比平 均值为 1 017 压缩系数平均值为 0 46MPa 1 静探 Ps 值为 1 87MPa 可作为地下车库抗拔桩 的桩端土层及社区服务用房的桩基持力层 第 层暗绿粉质粘土 局部缺失 层顶标高为 20 53 22 73m 含水量平均值为24 2 孔隙比平均值为0 704 压缩系数平均值为0 24MPa 1 静探Ps 值为2 78MPa 可作为地下车 库抗拔桩的桩端土层及社区服务用房的桩基持力层 第 1 2 层草黄色粉质粘土夹粘质粉土层 层顶标高为 22 84 26 69m 含水量平均值为 25 9 孔隙比平均值为 0 756 压缩系数平均值为 0 26MPa 1 静探 Ps 值为 4 09MPa 该层 局部缺失且分布不均 一般不宜作为本工程高层的桩基持力层 第 1 3 层草黄色砂质粉土 层顶标高为 26 22 31 69m 含水量平均值为 26 2 孔隙 比平均值为 0 764 压缩系数平均值为 0 14MPa 1 静探 Ps 值为 7 64MPa 力学性质好 可 作为本区域高层建筑的桩基持力层 第 2 1 层灰黄色粉砂 层顶标高为 34 63 38 98m 含水量平均值为 27 1 孔隙比平 均值为 0 787 压缩系数平均值为 0 13MPa 1 静探 Ps 值为 11 38MPa 工程力学性质良好 但该层层面埋深较大 从经济合理性上考虑 不宜作为本工程桩基持力层 根据各拟建建筑物荷载条件及地层分布条件 现对各拟建物桩基持力层选择分析如下 各幢建筑桩基入土深度亦可根据设计所须的桩基承载力和沉降估算结果确定 部分 位于古河道区域的拟建物桩基在沉降及差异沉降验算满足要求的情况下 可采用相同或不同 桩长 相同或不同持力层的桩基方案 六 抗拔桩设计六 抗拔桩设计 1 设计原则 1 抗拔桩设计必须满足承载力 强度 变形和稳定的要求 2 新技术的推广应用 3 先试桩后设计 2 桩型比选 桩型的选择不仅要考虑拟建建筑物的性质 同时还受到工期 施工便利 经济效益及 周围环境等因素的制约 本工程可选用 PHC 管桩 钻孔钻注桩 注浆成型扩底钢管桩 PHC 管桩价格相对于钻孔桩来说较低 购买运输方便 具有成套的成熟的制作工艺 施 工速度快 压桩方便 可根据具体地方采用锤击 顶部静压 抱压工艺 一承载力直观 可根 据抬架或者静压读数方便确定 钻孔钻注桩机械化作业 施工简单 钢筋笼 砼可集中加工 配送 也可以现场加工 作 业方便 施工速度快 工艺成熟 相当来讲过程中安全可靠 注浆成型扩底钢管桩 针对传统钢管桩作为抗拔桩存在的制约因素 借鉴注浆成型螺纹钻孔灌注桩和注浆成型扩 底钻孔灌注桩施工工艺 现提出了一种新型桩基 即注浆成型扩底钢管桩 在不根本改变传统 钻孔灌注桩施工工艺的情况下 穿插进行注浆扩底装置加工 安装以及注浆成型 对施工进度 影响非常小 施工工艺简单 传统钢管桩无论采用打入工艺还是压入工艺 都需要大型专业施 工机械 设备投入比较大 而注浆成型扩底钢管桩采用小型钻机成孔 常规注浆设备注浆成型 即可 设备投入少 作为桩基承重构件的钢管 为工厂制作 质量易于控制 注浆成型扩底施 工工艺简单 只要控制注浆装置加工 安装质量 施工质量也是完全可以得到保证的 杜绝了 钢管桩施工的打入噪音和挤土效应 综合成本低廉 材料消耗量少 节约了混凝土 水泥浆用 量比较小 施工设备简易 投入少 施工材料为土工布 塑料管 水泥等常规建筑材料 消耗 量少 成本低廉 针对于本工程而言 注浆成型扩底钢管桩造价 质量可控 对工期影响不大 从新技 术推广的角度而言 故本工程的抗拔桩可采用注浆成型扩底钢管桩 3 桩基设计 工程桩试桩 兼工程桩 锚桩 桩型注浆成型扩底钢管桩注浆成型扩底钢管桩 PHC 400A 95 24 桩径 mm 及桩长 m B 300 L 18Q345 300 400 钢管直径及壁厚 mm 219 6 219 6 400 95 壁厚 6695 数量 12536 上节下节上节下节上节下节桩长 61211121212 抗拔承载力 KN 520 加载值 1099 兼工程桩使用 相对标高绝对标高相对标高绝对标高相对标高绝对标高 桩顶标高 6 100 0 750 24 000 18 750 22 100 16 750 桩底标高 1 1004 250 24 000 18 750 22 100 16 750 土工布袋 350顶标高 2 100 5 250 24 000 18 750 22 100 16 750 本工程工程桩为注浆成型扩底钢管桩 桩身选用 Q235 螺纹钢管 长度为 18m 直径为 219mm 壁 厚为 6mm 桩数为 133 根 试桩为注浆成型扩底钢管桩 桩身选用 Q345 螺纹钢管 长度为 23m 直径为 219mm 壁厚为 6mm 桩数为 4 根 锚桩采用 PHC 管桩 型号为 PHC 400 A 95 24 桩 长 24m 桩径 400mm 壁厚为 95mm 桩数为 8 根 具体桩平面布置及桩身详图见附图 1 钢管桩设计 试桩型号钢管型号长度 m 数量直径 壁厚 mm 工程桩 Q 235 18125 219 6 试桩 Q345 233 219 6 2 扩底装置设计 扩底装置设计桩身下部固定有长 6m 直径 600mm 的土工布袋 材料采用 PVC 防水帆布 土工布袋在注浆以后形成一个扩大头 直径为 350mm 在土工布袋覆盖的桩身范围内需 对钢管开孔 开孔具体位置和要求见附图 3 注浆设计 试桩型号材料强度水灰比充盈系数注浆压力单根注浆量 t 工程桩9 36 试桩 P42 5普通 硅酸盐水泥 调配成的水 泥砂浆 M150 551 21 2MP以内 11 1 七 施工方法及要求七 施工方法及要求 总体工艺流程如下 利用钻进工艺成孔 在钢管桩底端安装注浆扩底装置 钻孔完成后 采用水泥浆置换钻孔中泥浆 将安装有注浆扩底装置的钢管桩放入钻孔中 水泥浆养护完成后 将高压水泥浆注入钢管及扩底装置中 扩底装置在高压水泥浆作用下不断扩张 挤压强化周围土体 最 终在钢管桩底端形成水泥浆体扩大头 工艺流程图 6 1 成孔 成孔是施工工序中的一个重要环节 其成孔质量的优劣 包括塌孔 缩径 偏斜等 直接 影响钢管的下放以及桩身质量及桩基承载力的优劣 在成孔过程中应注意以下几点 1 保证钻孔垂直度 施工过程中需保证垂直度1 300 钻孔垂直与否 不仅影响下一 步钢管的下放 而且直接关系到其桩基整体受力状态 因此在钻进过程中应经常校核其垂直度 包括对钻孔设备垂直系统的检查 2 保证钻孔直径 这也是钻孔过程中值得注意的环节之一 一是为防止塌孔 缩径 其有效的办法是根据不同的地质情况 随时调整钻孔工艺 钻进速度 二是钻头的消耗也是造 成孔径偏小的一个重要因素之一 因此应经常检查钻头的直径 如发现其磨损超过一定程度就 要及时补焊钻头使其达到要求的直径 6 3 土工布袋安装要求 土工布袋材料采用pvc防水帆布 安装土工布袋的目的是要实现在注浆以后形成一个扩大 头 从而达到提高抗拔承载力的作用 所以土工布袋的安装质量直接影响到试桩的承载力 具 体施工中应注意以下问题 1 土工布袋的上端和下端采用三道铁丝固定 必须固定牢固 2 土工布袋的每隔2m要用松紧带进行固定 防止下钢管时造成错位 影响成桩质量 3 在现场操作过程中 务必保证土工布袋的完成性 防止在施工过程中造成土工布袋 的损坏 影响成桩质量 6 5注浆装置安装要求 在后注浆形成扩大头的过程中 需在钢管下部绑扎土工布袋处开洞 形成注浆通道达到填 充土工布袋目的 为保证后注浆的压力 在钢管顶部与底部设置封板 并在顶部封板安装单向 的注浆阀以及液流阀 这样既能保证注浆压力 也能保证后续注浆时 之前孔内水泥浆沉淀后 孔内上部的地下水能够排出 注 1 注浆材料水泥砂浆 水灰比为0 5 0 6 2 根据类似工程经验 一般选择在混凝土浇筑后10 24h后进行注浆挤 扩比较合适 这时水下混凝土基本初凝结束 即钢管外注浆10 24h 后进行钢管内注浆 3 注浆终止控制标准应该采用注浆量和注浆压力双控制的标准 即按照 设计注浆量和注浆压力控制在1 1 2Mpa以内 4 设置调压装置 当注浆压力超过规定压力时 自动下调注浆压力 从 而保证注浆压力过大使得土工布袋破裂 6 7钢管内注浆 钢管内注浆时 在钢管顶部设置预留注浆孔的封板 并在注浆管上安装单向阀 从而确 保钢管内持续的注浆压力 土工布袋的扩大后的直径按照350mm计算 各试桩钢管内注浆量见 下表 各试桩钢管内注浆量表 桩型号试桩桩长 m注浆量 m3 工程桩 321 42 试桩 29 51