不同荷载下的桩筏基础设计.doc

1 不同荷载下的桩筏基础设计摘要:在上部竖向荷载对地基产生的应力分布很不规则导致筏板基础形心与结构重心距离很大, 通过不均匀布置摩擦桩,采用桩土共同作用的复合基础调整基础荷载重心, 从而使筏板形心与上部结构重心基本重合, 本文介绍了一种设计经验,旨在为类似工程提供参考和借鉴。关键词:桩筏基础;不均匀布桩;补偿平衡法;桩土相互作用 1 工程概况自沙花园 1# 楼,地上主楼十四层,裙楼四层,地下室二层, 框架剪力墙结构。 2002 年五月开始设计。拟建场地从上至下分别人工填土、粉质粘土或含砾质粘土、中粗砂、卵石、粉细砂、粉质粘土、中粗砂、卵石、残积粉质粘土、强化粉砂岩、中风化粉砂岩。粉细砂位于基底 ~ ,厚2~ 3m ,中风化岩位于基底约 25m 。由于地质条件比较复杂,故需进行综合考虑地基基础设计方案, 满足既安全又经济的 2 要求。 2 基础设计方案初步设计时拟采用人工挖孔桩基础,然而在基坑护壁桩开挖过程中发现位于地面下 11m 左右的粉细砂极不稳定, 在土体自重压力作用下,粉细砂自然上涌, 10h 最大上涌达 2m 。护壁桩施工虽然采取有效方法控制了粉细砂上涌, 但代价太高。建设方要求基础设计采用其它方案, 经研究拟采用筏板基础。然而该工程位于山坡上, 勘察方及建设方担心过大的基底压应力可能会导致粉细砂从地势较低处涌出, 要求作用在粉细砂土层上的最大压应力不能超过 200kPa ,该应力值与土体的自重应力基本相当。通过对上部结构进行分析计算, 主楼部分由于层数多且抗震墙基本布置在主楼部分, 导致基底压应力远超过允许值( 除非筏板向四周扩展得很大)。而裙楼部分对地基产生的压应力即使在人防荷载作用下亦不到 200kPa 。由于受到基底最大压应力的及场地范围影响,必须采用桩筏。 3 补偿平衡法作为本工程设计的注册结构工程师,本人查阅了国外 3 类似工程的设计文献,决定采用文献中的基础设计方法- 补偿平衡法。经过计算,结构下部六层荷载由地基土承担, 六层以上的荷载由桩基承担。这种方法参考了桩土共同作用, 利用天然地基的承载力, 使桩基与天然地基互补, 采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担, 使桩的数量及筏板的厚度得以减少,具有一定的经济效益。 4 布桩方式在建筑工程中采用桩筏基础,是为了确保建筑物不产生过大的不均匀沉降和不超过允许范围的倾斜。在传统的桩筏基础设计中, 主要采用等桩径等桩长等桩距布置, 然而对本工程而言, 由于上部荷载的不均匀性及受场地限制, 若采用均匀布桩将导致结构重心与基础形心距离远大于文献《层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ6-99) 的要求。同时使有些桩未能充分发挥作用,有时筏板的不均匀沉降也比较大。考虑到主楼和裙楼的荷载差异性, 且当前建筑工程中主要采用灌注桩, 便于调整桩的桩径和长度, 本工程决定采用不均匀的布桩方式,其布置方式大体有如下几种:图 1(a) 为等桩径等桩长不等桩距;图 1(b) 为不等桩径等桩长等桩距;图 1(c) 为不等桩径等桩长不等桩距:图 1(d) 为桩径桩长桩距均不等。 4 本工程的设计中通过不断调整桩距及桩的承载力, 以达到筏板形心与上部结构的基本重合。 5 桩土复合地基设计 桩土复合地基的优点 增强桩身上部桩侧土的结构强度, 可以提高桩的承载力,改