《高层建筑地基基础方案优化设计分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高层建筑地基基础方案优化设计分析.doc（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、高层建筑地基基础方案优化设计分析本文结合成阳市某高层住宅地基处理方案设计选型过程展开分析，从上部结 构和实际工程地质条件出发,完成了 CFG桩复合地基、钻孔灌注桩和PHC高强 预应力混凝土管桩的设计方案，通过对三种地基基础方案进行经济技术比较，使 经济效益与技术效果能实现同步优化,真正做到技术与经济的有机结合。1前言随看现代建筑工程的不断陕速发展,在满足结构承载力和变形要求的情况 下，高层建筑的地基基础设计中往往存在多种选型方案，而如何对这些方案迸行 综合评价和分析,从中选择出经济、可靠的地基处理方案,在当前注重经济和社 会效益的环境下,是一件很有现实意义的工作。2工程概况工程场地位于咸阳市渭
2、阳西路北侧,本建筑为1墙层剪力墙住宅楼，东侧 相邻一30层2#性宅楼,1#与2#住宅楼通过地下车库相连,2#住宅楼地基处理 采用钻孔灌注桩,并已完成试桩的检测工作。本建筑主楼部分地上27层，地下 2层，宽x长为16.15米x32.OO米，层高除地下室为1.8m和3.9m外，地面 以上均为2.9m ,结构总高78.60米，室内外高差030米，结构形式为剪力墙 结构；主楼周围为一层地下车库,层高3.9m ,结构形式为框架结构。基础埋深 -6.7米（由地下车库层高决定）,上部结构传至基础的作用效应在正常使用极限 状态下作用的标准组合为478KPao场区抗黨设防烈度为8度,设计基本地震加 速度值为0.
3、2g ,设计地震分组为第一组,建筑桩基的设计等级为乙级。3场地地质概况及地基处理方案比较根据地质勘查报告,该场地地基土层主要由第四系上更新统风积黄土,残 积古土壤,冲击粉质粘土、粗砂组成,顶部为素填土,地貌单元属渭河左岸二级 阶地,场区湿陷性黄土到基底已挖完,属一般场地,可不考虑场地的湿陷问题。 由于主楼传至基础的作用效应在正常使用极限状态下作用的标准组合为 478KPa ,基底持力层位于层黄土 ,承载力特征值fak二120KPa ,经深度修正 后不能满足设计要求,需要进行地基处理。CFG桩复合地基施工技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程 造价低廉的特点,目前已成为咸阳及周边地区26
4、层以下高层建筑应用最普遍的 地基处理技术之一。本工程CFG桩桩径采用450mm z桩5巨1400mm ,排距 1200mm ,桩长19m ,混凝土强度等级C25 ,桩端进入层粗砂不小于 500mm ,满堂梅花状布桩,桩顶以上设20Omm厚级配砂石褥垫层,其上为 900mm厚筏板，cFG工程桩共计341根。对于竖向荷载较大的高层建筑,采 用桩基对减小地基变形和提高结构整体安全度方面要远远好于复合地基。根据本 工程地质勘察报告，层粗砂工程性能好,厚度较大,是良好的桩端持力层, 采用桩径600mm ,桩长28.0m ,桩端进入层粗砂9.4m,沿墙布桩，桩 顶设800x800的承台梁,承台梁间设400
5、mm厚构造筏板,钻孔灌注桩共计 94根。管桩以标准化生产、桩身质量好、施工速度快、工地干净文明、造价低 等优点,近年来开始在咸阳地区得到应用，收到了良好的经济和社会价值。由于 管桩在沉桩过程中存在挤土效应，故管桩的侧阻力和端阻力比一般钻孔灌注桩 大。由于本工程桩端持力层层粗砂工程性能好,承载力高，且基底距层仅 有18.6米，使得管桩在进入砂层不多的情况下就可以达到较大的承载力，选用 10G409中的PHC 500 AB 12520 z桩长20m。桩端进入层粗砂1.4m , 共117根桩，采用沿墙布桩，桩顶设800x800的承台梁,承台粱间设400mm 厚构造筏板，管桩共计117根。4地基处理方
6、案的经济、技术分析地基处理方案的费用按总建筑面积与处理单位面积造价的乘积计算,单位 面积造价越低，费用越低。现结合本工程对以上三种地基处理方案进行经济技术 分析，详见表1 :表1三种桩型经济技术分析擋标(nun)范长Cm）力(KN)根粧的遥价（元）草方适价*（元加3）分项瑕价元）总造价（元厂单覆面积造 价（元肋箧扳CFG粧64丸198611%8618命咖490077112TW5眇4怙孔裁注桩2$225095931212901742344236124S97B98,8混獗土沁5O0Xl25AB2019004200210(xfin)49140034423683563666.3从上表可以直观地看出，三
7、种桩型中最经济的是预应力混凝土管桩，仅为灌 注桩造价的67% ,其次是CFG桩复合地基,最后为钻孔灌注桩,其基本与cFG 桩持平,造价比CFG桩仅高10%，但从桩基的可靠性和减少地基变形方面来说 其要远远好于复合地基，通常所认为的CFG复合地基在经济性上高出灌注桩较 多的观点应有所转变。需要指出的是，并不是说某种桩型在任何条件下都是最经 济的，还要结合土层分布情况、桩端持力层情况等实际因素做具体问题具体分析, 本工程由于地下车库较深,基础埋深较大,且层粗砂层工程性能好,在充分发 挥管桩端阻力高的同时桩身又不至于太长，故有较好的经济效果。因此,管桩的 使用要因地、因工程对象制宜。设计人员在用好这
8、一桩型的同时还应注意以下问 题：第一，管桩的沉桩过程往往伴随看挤土效应,其常常导致接头处的断桩和桩 端上浮等，而在高层建筑中较多采用的是墙下布桩，故群桩效应并不是特别突出, 而墙下布桩时桩距通常较小,为了减小挤土效应应采用跳打施工办法。第二,管 桩难以穿越硬夹层,往往使得桩长过短,持力层不理想,进而导致沉降过大，但 从目前咸阳地区地层分布情况来看绝大多数地表以下25米左右都能见到砂层, 其上以黄土为主,该问题还是应当因地制宜；第三,管桩的工业化生产和沉桩方 式使得管桩的桩径、桩长、单桩承载力可调范围小,不能或难于按变刚度调平原 则优化设计。在上部结构为刚度相对较弱、荷载不均的框剪、框筒结构时,
9、变刚 度调平设计理念可使得基底反力分布形式与上部结构的荷载分布一致何减小筏 板内力、实现差异沉降、承台（基础）内力的最小化,而对于刚度较大且分布较均 匀连续的剪力墙结构来说,变刚度调平原则优化设计的必要性并非另琳突出。5结语5.1咸阳地区除个别存在局部硬夹层的地段外,般均可采用预应力混凝 土管桩,其下25米左右的砂层是良好的桩端持力层；5.2对于以砂层作为持力层的管桩,由于其端承效果非常明显,当基础埋 深较大,砂层较浅时,其经济技术效果会更加显著,本工程管桩与钻孔灌注桩相 比仅为其造价的67% ；5.3钻孔灌注桩与CFG桩复合地基的造价基本持平，仅比cFG桩高10% , 在综合考虑桩基的可靠性和减少地基变形来看,CFG复合地基要优于灌注桩的 观点应有所转变；5.4管桩的工业化生产和沉桩方式使得管桩的桩径、桩长、单桩承载力可 调范围小，不能或难于按变刚度调平原则优化设计，其在上部结构为刚度相对较 弱、荷载不均的框剪、框筒结构体系的适用性有待进一步研究。