桩基础若干问题的探讨包括桩基础设计实例.doc

摘要 桩基础是人类在软弱地基上建造建筑物的一种创造，是最古老、最基本的 一种基础类型，也是目前土木工程中利用最为广泛的一种，高层建筑占到70% 以上。在工程的前期设计当中，利用土木工程力学方面的知识进行合理的桩基 础设计是很重要、很有基础性意义的工作。如何选择合理的桩基础形式，对于 保证安全，节约投资、降低造价起着举足轻重的作用。而在后期将设计变现的 施工过程中，按施工方法，桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。 再细分，桩的施工方法超过300种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日 新月异。笔者就以下几方面对桩基础设计中值得注意的进行探讨：桩基础加固； 某具体工程的桩基础设计；桩基础施工应注意的问题及未来的发展方向，以寻 求实际中更好的桩基础方案。 关键词：1.桩基础2设计实例3桩基加固4施工操作5发展趋势 1．定义、特点简介 （1）简介 桩基础是由桩和承台构成的深基础。 由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。 若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部 露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台 桩基础。高层建筑中，桩基础应用广泛。 (2）特点 （1）桩支承于坚硬的（基岩、密实的卵砾石层）或较硬的（硬塑粘性土、 中密砂等）持力层，具有很高的竖向单桩承载力或群桩承载力，足以承担高层 建筑的全部竖向荷载（包括偏心荷载） 。 （2）桩基具有很大的竖向单桩刚 度（端承桩）或群刚度（摩擦桩） ，在自重或相邻荷载影响下，不产生过大的不 均匀沉降，并确保建筑物的倾斜不超过允许范围。 （3）凭借巨大的单桩侧 向刚度（大直径桩）或群桩基础的侧向刚度及其整体抗倾覆能力，抵御由于风 和地震引起的水平荷载与力矩荷载，保证高层建筑的抗倾覆稳定性。 （4） 桩身穿过可液化土层而支承于稳定的坚实土层或嵌固于基岩，在地震造成浅部 土层液化与震陷的情况下，桩基凭靠深部稳固土层仍具有足够的抗压与抗拔承 载力，从而确保高层建筑的稳定，且不产生过大的沉陷与倾斜。常用的桩型主要有预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔 灌注桩、钢管桩等，其适用条件和要求在《建筑桩基技术规范》中均有规定。 桩基础可以采用不同的材料（木、现场灌注；打入法、压入法） ，可以支撑 在不同的土层中，可以作为各类工程结构物的基础（建筑物的低桩承台、桥梁 或码头的高桩承台） ，因而其受力性状各不相同，承载能力相差悬殊，施工工艺 和设备极其多样。桩基技术极为复杂，发展空间相当广阔，成为地基基础领域 中一个非常活跃的、具有很强生命力 分支领域，50年来出现了许多新的桩型、 新的工艺、新的设计理论和新的科技成果，成为我国工程建设的有力支柱。 2．某工程桩基设计实例 本人所在四川某地的一高层建筑工程，该工程楼层为地上20层，建有地下 室1层。 （1）工程地质条件 由专业勘察机构得出相关勘察报告： （1）填土(Q 4 al ) 该层为建筑垃圾及粘性素填土，厚度为2—7.5米，力学性能较差，埋深5.0 米以下的粘性素填土建议承载力特征值为70 。 a kP （2）粉质粘土（Q 4 al ） 软塑状，中压缩性，分布不均匀，承载力特征值为150 ，埋藏深，不选 a kP 作基础持力层。 （3）粉质粘土（Q 3 al ） 硬塑状，中压缩性，厚度大于2.50米，承载力特征值为223 ，不选作 a kP 基础持力层。 （4）细砂（Q 3 al ） 中密状，厚度0.6-1.8米，承载力特征值为280 ，不选作基础持力层。 a kP （5）粘土（Q 2 al ） 硬塑状，低压缩性，承载力特征值为295 ，个别孔缺失，埋藏深，不选 a kP 作基础持力层。 （6）细砂（Q 2 al ） 该层厚度较大，承载力特征值仅为240 ，埋藏深，不选作基础持力层。 a kP（7）圆砾（Q 1 al ） 该层呈中密状，厚度大于5米，场地内分布稳定，承载力特征值为 350 ，可作为该高层建筑良好的基础持力层。 a kP （8）粘土（Q 1 al ） 该土层呈硬塑状，低压缩性，厚度大于2米，承载力特征值为315 ， a kP 可作为该场地高层建筑物基础持力层的下卧层。 （9）砾砂（Q 1 al ） 该土层呈中密状，厚度达4.60米，承载力特征值为360 ，可作为该建 a kP 筑物基础持力层的下卧层。 综上所述，该工程为二级工程，场地为二级场地，地基属二级地基，岩土 工程勘察登记为二级。 （2）各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数 如下表：力 学指 标 土层 名称 厚度 （m ） 承载力 特征指 值 f k (Kpa) 预制桩 q sik (Kpa ) 人工挖 孔桩 q sik (Kpa ) 预制桩 q pk (Kpa ) 人工 挖孔桩 q pk (Kpa ) 重度 γ(k/m 3 ) 压缩模量 si E   a MP 1填土 4.6 70 20 20 19 2粉质 粘土 0.5 150 56 56 400 800 20 85 3粉质 粘土 2.8 223 67 67 900 1800 20 93 4细砂 1.0 280 58 58 1800 3200 27 139 5粘土 0.9 295 58 58 900 1800 20 78 6细砂 4.0 240 67 67 1100 1200 20 139 7圆砾 8.6 350 110 110 2400 3500 27 180 8粘土 2.3 315 67 67 1400 2200 20 78 9砾砂 7.8 360 120 120 1800 3000 25 167 表2—1各岩土层承载力特征值及设计预估单桩承载力参数 （3）基础方案设计计算 该大楼长74.6m宽60.5m。为框架结构,层高3.0m，共20层，可知该场地类型为C类。 （1）风荷载力计算 1 楼高:H=20×3.0=60m 2 柱子最大承担上部荷载面积s=6.9×4.2=28.98 3 单根柱子承担在房屋自重产生的荷载为P=28.98×20×18=10432.8ＫＮ 4 风引起的荷载计算 0 k z s z w      ——风荷载标准值 k  ——Z高度处风振系数 z  ——风荷载体型系数 s  ——风荷载高度变化系数 z  ——基本风压 0    2 kN m 根据建筑规范查得九江 =0.35 0 w 1.35 z   1 z   迎风面: 背风面: 0.8 s   0.5 s    则由此产生的荷载为: w k =1×(0.8+0.5) ×1.35×0.35=0.614 KN/m 2 由标准值转为设计值: 1.4w k =1.4×0.614=0.860 KN 则风荷载产生的剪力为: V=w k H*L=0.860×60×6.9=356KN 风荷载产生的力矩: 2 2 1 1 0.860 6.9 60 10681.2 2 2 k M L H KN m w        A 由于该排有四个柱子且惯性矩(I)都相等故 每根柱子承担的剪力: V= 1 4 1 356 89 4 KN   每根柱子承