[分享]某项目方案阶段桩基选型过程回顾

发表于2020-10-29     209人浏览     2人跟帖     总热度:682  

已知项目简介:拟建项目位于浙东某市,建筑抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,建筑场地类别为Ⅲ类;项目地上为6栋7层办公楼,层高4m,初定采用框架结构体系,标准柱跨8.4x8.4m;地下为一层车库,柱跨同8.4x8.4m,拟采用框架梁+大板体系。底板顶标高为-5.400,±0.000绝对标高为3.500。
初勘已知主要数据如下:建议使用持力层为10-3中分化凝灰岩;建议设计水位取室外地坪标高3.100m(绝对标高);地基等级为二级(中等复杂地基);初步判定建筑桩基设计等级为乙级;场地为非地震液化场地,可不考虑软土震陷的影响。
01
柱底力计算
1.塔楼柱底力估算

放弃直接按标准柱跨估算塔楼柱底力的简单粗暴方式,借助便利的YJK软件拉起了简单的模型,标准板厚取130mm(叠合板),面层及内隔墙折算单层6.5KN/m2,外隔墙按pc提资26的容重取值。经计算基础底面以上柱底力标准组合下最大值约9600KN。

底板、底板面层及承台折算荷载估算: (0.5x25+0.1x20+0.1x25+5)x8.4x8.4=1553KN
计算柱底力控制值N=9600+1553=11153KN,取11200KN。
2.地库柱底力估算

在承压模型下,地库标准组合柱底力为3200KN;抗浮模型下,地库标准组合柱底力为2300KN

底板、底板面层及承台折算荷载估算: (0.4x25+0.1x20+0.1x25+4)x8.4x8.4=1337KN
水浮力荷载计算:
抗浮水头为:(3.1-(3.5-5.4-0.5))=5.5m
单柱下水浮反力:(1.05x9.8x5.50.4x25)x8.4x8.4=3287KN

承压工况柱底力控制值:3200+1337=4537取4600KN
抗拔工况下柱底力控制值:3287-2300=987取1000KN

02
桩型选择
以下为场地的两个典型地质剖面图:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_3
剖面2-2
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_4
剖面3-3

根据地勘剖面及地勘文字报告可以得知:

1.场地内存在不少持力层上凸部分,与桩顶(约-2.300)距离最近达5米以内,且持力层岩性较好,不具备预制桩嵌入条件,且不满足预制桩成桩的承载力及桩长的构造条件;
2.场地持持力层之上有较厚淤泥质黏土,对于预应力桩桩长确定,及施工质量把控存在较大困难。
3.加之拟建场地力层标高起伏较大,且周边市政管线众多,分布复杂,不适用挤土效应明显的桩型;
4.拟建场地北侧为住宅区,若预制桩采用动力贯入(锤击法)沉桩,需考虑锤击震动及噪音对周边环境产生的不利影响。

对于本项目,业主倾向于使用造价较低,施工周期较短的预应力管桩;然而综合以上原因,预应力桩方案可能性基本排除,桩型初步选择为灌注桩。

03
桩长推算
以下为地勘资料提供的地基物理力学指标参数表:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_5

根据《桩规》5.3.5,按经验参数法,当为非嵌岩桩时,单桩竖向极限承载力标准值可按下式估算:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_6

根据《桩规》5.3.6,大直径桩单桩承载力标准值,可按下式估算:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_7

根据《桩规》5.3.9,对于嵌岩桩,根据岩石单轴抗压强度确认单桩竖向承载力标准值时,可按下式计算,
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_8

因为地勘推荐10-3中分化凝灰岩作为持力层,小编优先考虑采用嵌岩桩,根据《桩规》5.3.9,岩石饱和抗压强度大时可以较大程度提高嵌岩段极限阻力。不过采用式5.3.9的前提是持力层需为完整、较完整的基岩,根据跟地勘沟通:本工程持力层中风化凝灰岩强度较高,可达到100MPa,但上部岩体孔隙分布均匀,完整性难以保证,根据当地工程经验,不可按嵌岩桩计算竖向承载力。

此点通过与业主确认后,决定仍然按《桩规》5.3.5及5.3.6条计算单桩承载力。

根据土质参数表可以看出在图层中占据主要厚度的淤泥质黏土的侧摩阻几乎可以忽略,侧阻力较大的风化岩的土层厚度直接决定桩承载力的大小。因此入岩深度对于桩侧阻力有着决定性影响,由此决定通过加大入岩深度而提高桩的单桩承载力,尤其是抗拔桩的抗拔承载力。然而此想法在经过同地勘单位沟通请教后废弃,根据当地工程经验,中分化凝灰岩硬度较大,成桩时钻孔进入一定深度后,将很难再继续钻进,且对于成桩工艺优先建议使用冲孔灌注桩。由此考虑到工程进度及施工便宜程度,且参考周边项目做法,在比选阶段将考虑桩基进入持力层深度满足桩规构造要求,且不大于1m。

04
桩径选择
1.纯地库抗拔桩

根据《桩规》5.4.6
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_9

由公式可以推知,同等材料用量下,细长型桩抗拔更为有利,根据当地结构设计细则:钻孔灌注桩直径不应小于600。可以初定600孔径进行试算,根据不同地勘孔点计算对比,Z11点位已知孔点中控制性孔点,该点处d600桩承载力计算如下:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_10

由此可得方案1,地库单柱下四桩承台,抗拔工况控制
若减少为单柱下三桩,则需要增加进入持力层深度至1.4米,此时为抗拔与承压工况双控,由此可得方案2;作为对比,将桩径增加至800时,同样可以减少为单柱三桩,此时为抗拔工况控制,即为方案3,三种方案对比结果如下表:
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可见小直径桩有明显优势,其中方案二需要突破进入进入持力层深度这一难点,综合考虑,方案一更为合适。
2.塔楼下承压桩

根据土层物理力学参数表可以看到,持力层端阻力较大,由此估算大直径桩做承压桩时具有优势,由此初选900直径桩,在控制孔点Z11处进行试算,单桩承载力值如下:
某项目方案阶段桩基选型过程回顾_13

由此可得方案1,4根900直径桩;作为对比,在根据标准跨柱底力进行复核得出另外三种方案:
2.单柱下3根1100mm直径桩;
3.单柱下6根700mm直径桩;
4.单柱下8根600mm直径桩;
考虑到不同根数时承台尺寸问题,小编根据常见承台形式及构造要求计算出承台最小所需尺寸来一起进行对比如下表:
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根据对比可以知道,900,700,600直径单柱下桩及承台混凝土用量是接近的,其中700及600桩径有微弱优势。考虑到小直径多桩方案时会提高承载力利用率,且700桩径时可以减少总桩数从而有利用施工进度,对于塔楼下承压桩,方案三更为合适。

以上即为得出的初步结论,总结下来桩基比选过程中比较重要的几处在于:
1:严格遵守国家规范,且了解工程当地地方规范中的特别之处;
2:熟读地勘,提取出地勘中关键性参数,与地勘单位及时沟通,虚心请教当地常规做法及工程经验;
3:及时向业主反馈比选过程,了解不同方案对项目预算及后期施工进度影响时业主方的可接受程度;
4:充分与建筑专业沟通确认上部建筑的大致做法以及是否有对单柱下荷载确认有重大影响的特殊做法。如是否做装配式,屋面是否有大的消防水箱等。

转自公众号:非解构
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 发表于2020-10-29   |  只看该作者      

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某项目方案阶段桩基选型过程回顾某项目方案阶段桩基选型过程回顾_1

 发表于2020-10-29   |  只看该作者      

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很详实的过程讲解,某项目方案阶段桩基选型过程回顾_2

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