青岛某工程差异沉降分析及桩基础设计-DOC格式底稿.docx

中国科技论文在线青岛某工程差异沉降分析及桩基础设计任申，那光磊，徐瑞朋*（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州，221116）摘要：随着世界人口数量的不断增长，现代建筑都朝着高层方向发展，这就对场地的工程地质条件提出了更高的要求。由于各工程拟建场地土层性质各异，特别是在地层条件十分复杂地区，在进行施工前，首先要详细了解勘察资料相关内容，然后结合土层性质进行基础设计。本设计根据拟建场地的勘察资料，结合拟建工程的相关参数，进行了桩基础设计和验算。由于基岩面起伏较大，宜先对可能产生的差异沉降进行处理。计算单桩承载力时，需用不同的方法对其特征值进行比较，取其中的较小值，并验算。关键词： 桩基础；差异沉降；单桩承载力；平面布置中图分类号：TU473.1+2Analysis of differential settlementand design of a pilefoundation in QingdaoRen Shen, Na Guanglei, Xu Ruipeng(the School of Resource and Earth Science,China University of Mining andTechnology,Xuzhou,221116)Abstract: As the worlds population is growing, modern buildings are moving in the direction ofhigh-rise, which put forward higher requirements to the engineering geological conditions of the site.As a result of different soil properties of the proposed project site, especially in the region undercomplex geological conditions. Before the construction, the designers should first learn more about thesurvey data, then design foundation with soil properties. The design is based on survey data of theproposed site, combining with the proposed project parameters. the author takes the pile foundationdesign and checks. Due to the bedrock surface is undulating, its necessary to take the possibledifferential settlement processing. When Calculating the pile capacity, its needed to use differentmethods to compare their characteristic values, choose the smaller value, and check.Key words: pile foundation;differential settlement; pile capacity; plane layout.1工程概况本工程拟建场地位于青岛市市郊，拟建建筑物为 1 栋 2628 层的高层住宅楼，有一层地下室，建筑物尺寸约为 62.2m18.5m，框剪结构。基底标高 28.5m，基础埋深为 5.0m。场地整体地貌属山前坡地，处于长期、缓慢、稳定上升的隆起状态，伴随中生代燕山晚期大规模岩浆岩侵入，形成稳定的花岗岩岩基。在长期的风化、剥蚀、堆积和河流的沉积作用下，形成岩基厚度不一、基岩面起伏较大的风化层并上覆一定厚度的第四系覆盖层。全新世以来，均无活动迹象，基本不影响稳定性。场地地层结构较简单，层序较清晰，上覆第四系主要由杂填土(Q4ml)、粉质粘土(Q3pl+dl)组成，下伏基岩为燕山晚期花岗岩(53)。各层在勘察范围内均分布广泛。花岗岩可见强风化和中风化层。层厚及其他参数见表 1。地下水以第四系上层滞水和基岩裂隙水为主。上层滞水主要赋存于杂填土和粉质粘土中；裂隙水主要赋存花岗岩裂隙中。均接受大气降水和径流作者简介：任申（1986-），男，在读硕士研究生，主要研究方向：工程地质. E-mail: -1-中国科技论文在线补给，以侧向径流排泄为主。后者水量小，水位不连续。稳定水位为 24.80 米。表 1各岩土层工程特性指标建议值表Tab1 The recommended value index of geotechnical engineering properties of each layer注：表中 Es1-2 代表压缩模量，E0 代表变形模量，E 代表弹性模量，*为经验值；基岩内摩擦角*值为等效值。2桩基础设计2.1 基础差异沉降问题分析处理拟建场地基岩面起伏较大，应先对可能产生的差异沉降进行处理。基岩面起伏总体西高东低，同一楼座基底标高下存在基岩与第四系粉质粘土并存情况，岩土性质差异较大，属不均匀地基。在基础施工中，相邻建筑采用的基础形式不同，可能会引起差异沉降,如图 1。因此，宜采取适当的措施减少相邻楼房由于采用不同基础形式引起的差异沉降。针对该拟建建筑物，具体有两个方法：1）先进行高层建筑的施工，待沉降基本稳定再进行较浅基础的施工。这样可以避免在同时施工时引起的差异沉降；2）设后浇沉降带。它有别于一般的沉降缝，它只是作为基础施工时的临时沉降缝，调整相邻楼房的沉降差。在施工结束后，可对其进行灵活处理。杂填土粉质粘土基坑基岩面桩基础图 1不均匀地基引起的差异沉降示意图Fig1 Differences caused by uneven settlement of foundation2.2 持力层选择及桩型尺寸的确定桩基持力层对桩基承载力及变形起决定作用，一般宜选择地质时代较老、压缩性较低、沉积厚度较大、分布较为稳定、承载力高的较硬土层作为桩基持力层地层。-2-层号土层名称层底标高(m)厚 度（m）粘聚力（kPa）内摩擦角()模量(MPa)承载力fak(kPa)fr b( kPa)重度 3（kN/m)最大值最小值最大值最小值平均值1杂填土32.7022.6411.500.201.880/018.011粉质粘土32.1014.1613.30.606.6218.71507.41/ Es1-22504019.516强风化花岗岩30.586.6312.300.703.2707040.0/E0*100015022.017中风化花岗岩/14.10/030034.010 /E*200030025.0中国科技论文在线根据场地岩土资料，考虑到拟建建筑物层数较多,基础所承受上部荷载相对较大,且由于上层为杂填土和粉质粘土，承载力相对较小，地下水主要赋存于此，对于地基的稳定性也有较大影响；此外，下伏强风化花岗岩较破碎岩质疏松，矿物间连接微弱，也不宜作为桩端持力层。因此，持力层选为中风化花岗岩层。由于基岩埋深较浅，上覆岩层为几米到十几米厚的第四纪覆盖层，且多为均质性较差的杂填土和淤泥、淤泥质土等软弱土，因此，对拟建高层建筑宜采用端承桩基础1，且以中风化花岗岩层作为桩端持力层。结合拟建建筑物类型和设计等级以及经济方面的因素，考虑到基岩表面起伏较大，桩型宜采用钻孔灌注桩，桩径设为 800m。鉴于该拟建楼层有 1 层地下室，基础埋深为 5.0m，参照表 1 的相关数据，有效桩长为 6.77m。2.3 单桩竖向承载力的确定为保证拟建建筑的安全性和经济性，在计算单桩竖向承载力2时，用不同的方法得到的结果进行比较，取其中的较小值，这可以使得计算得结果更加符合实际。具体可按经验公式和标准贯入试验成果估算单桩竖向极限承载力。（1）经验公式计算：对于本工程，可利用经验公式确定单桩竖向承载力特征值3为：式中， Quk = Qsk + Qpk = usi qsik li + p q pk Ap（1）Quk 单桩竖向承载力特征值；kN；qsik ， q pk 桩侧阻力、桩端端阻力特征值，kPa；u 桩身周长，m；Ap 桩端面积，m2；li 第 i 层土厚度，m；表 2 各岩（土）层桩基参数表Tab2 Parameter table of every soil layer of pile结合表 1,2 和桩型尺寸的相关数据，可得单桩竖向承载力特征值为：Quk = Qsk + Qpk = u s qsikli + p q pk Ap=2.51653.511203.27160000.5=4549.8 kN（2）用标准贯入试验成果估算单桩竖向极限承载力：按照岩土工程相关规范，用标准贯入试验成果估算预制桩、预应力管桩和沉管灌注桩单-3-项 目第（1）层第（11）层第（16）层第（17）层人工孔桩极限侧阻力标准值qsk（kPa）2065120极限端阻力标准值 qpk（kPa）6000按嵌岩桩考虑Rc 取31.6MPa中国科技论文在线桩竖向极限承载力4：Qu = su qsik li + q pk Ap（2）式中qsik 第 i 层土的极限侧阻力，kPa；q pk 桩端土极限端阻力，kPa；li 桩穿越第 i 层的厚度，m； s 桩侧阻力修正系数，土层埋深 h（m），当 10h30 时取 1.0；土层埋深 h30m 时取 1.11.2；Ap 桩端截面积，m2；u 桩周长，m。采用高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004）相关规定5，现将根据标准贯入试验确定的各主要土层的极限侧阻力 qsik 和极限端阻力 q pk 列于表 3。表 3 主要土层桩基础设计参数Tab3 Design parameters of main soil of pile foundation用标准贯入试验成果计算，具体计算过程如下：Ap 0.50m2； u =2.5m； s =1.0， Qu = su qsik li + q pk Ap =8381kN除以安全系数 k=2，得单桩承载力设计值为： Ra =8381/2=4190.5kN综合上面两种方法，为确保建筑物的安全，取两者中的低值，即取单桩竖向承载力设计值为 Ra =4190.5kN。2.4 桩数估算及桩的平面布置结合地层剖面图、柱状图及总规划平面图，由于场地地形起伏较大，部分拟建楼座周边高程相差可达 57m，在同一基底高程上，地层相差较大，且对于不同的相邻钻孔，同一层厚度也有差异。在计算单桩承载力时，按照最不利条件进行设计6（即当同一栋楼层数不同时，按最大层数考虑）。由于拟建建筑楼是不规则的，单层面积约 A1 =58.012.0=696 ，则上部荷载为F=6962820=389760kN。采用 6.25m8.5m 柱间距，按每层每平方米 20kPa 计算，每根柱承担的荷载 Fk 为 12992kN，则可得每根柱下桩数为 4 个。参照相关规范，桩的中心距取 2.5d，即 2.0m。-4-土层编号1111617标准贯入试验平均实测击数 N（击）17.1100.3qsik （kPa）45.6220q pk （kPa）11000各层平均有效计算厚度（m）06.122.716.4中国科技论文在线3. 结语1) 鉴于拟建场地地貌类型较简单，地层结构较清晰，区域构造背景稳定，不良地质作用不发育，场地稳定性良好，因此，可以作为拟建建筑场地。2) 根据水文孔长期观测资料，地下水主要赋存于上层杂填土和粉质粘土。因此，对工程影响较大的主要是杂填土和粉质粘土中的上层滞水。有鉴于此，在基坑降水时，应结合降水和回灌，尽量减少差异沉降量。3) 在进行桩基础设计时，由于基岩面埋深较浅且起伏较大，在施工过程中可能引起基础差异沉降，这对拟建建筑物的安全性影响较大。因此，宜首先根据场地工程地质条件，对可能发生的基础差异沉降的场地范围进行处理，进一步减少沉降量。4) 用经验公式和标贯实验计算单桩竖向承载力特征值，并进行比较，选取较小值，以确定相关设计参数的合理性。鉴于拟建建筑层数不同，在设计过程中应当按照最不利因素考虑，即统一按照最大层数计算。根据上部荷载的大小计算下部柱和柱下桩的数量进行合理布置。参考文献 (References