局部暗塘锚杆静压桩基础设计

    摘要:通过对某宿舍楼在控制沉降差的前提下提出同一建筑物下局部设桩基的基础方案。

    关键词:锚杆静压桩 逆作法 桩土共同作用 设计 施工

    一、工程概况

    宿舍楼位于某学院新校区西北角,总建筑面积17138平方米,4幢宿舍楼为六层砖混,层高3.2m,平行布置,勘察揭示有暗河道南北蜿蜒横穿见图一,典型地质剖面见图二,土性特征见表一。场地好土区土质良好,地基承载力高,暗河道区土性差异较大,分布复杂,另建筑平面布置未考虑设沉降缝,这给基础设计带来很大困难。

    二、基础选型分析

    由于工期紧迫,业主希望设计方提供工期短又相对经济的基础方案。好土区的④层粉质粘土承载力很高, 承载力标准值达270kPa,利用好④层土是经济与否的关键。暗河道区③层软土的深5米左右

    如采用换填方法工程量较大,采用粉喷桩或深层搅拌桩等方法无法将承载力提高与④层土相当,且沉降难以控制,经综合分析,好土部分采用普通条基,而暗河道区采用长短变化的200x200锚杆静压桩,考虑桩土共同作用,桩长5-7.5米,2.5米一节,交界处用2.5米短桩过渡,逆作法施工,二层楼面浇完后开始压桩。

    三、地基变形分析和基础设计

    根据桩基逆作法施工顺序,可将基础受力分为两个阶段。第一阶段地基承受基础理及上部已建n1层结构自重和施工荷载P1,相当于一般浅基础,第二阶段桩间土和桩共同作用承担上部P1及后增荷载P2.

    在P1作用下,此时基础沉降STi,若不压桩其最终沉降量STF,压桩后基础的刚度增加,此时基础的最终沉降S1计算如下

    S1=STi+(Kr /Kpr)。( STF- STi)(1)

    式中,S1为P1作用下基础的最终沉降

    STi为封桩前基础沉降,STF为不压桩浅基础的最终沉降

    Kr为浅地基的刚度, Kpr为压桩后地基的刚度

    压桩后浅基础上的荷载向桩上移,桩上分担的荷载

    PP1=λ。[( STF- STi)/ STF].P1(2)

    式中,λ为考虑桩土共同作用时桩承受荷载分担比例, (2)式可转化为下式

    PP1=λ。(1-μi)。P1(3)

    μi= STi/ STF,μi即为Ti时刻基础下土的固结度

    在建造到n1层压桩、封桩的同时,上部结构施工仍然同步进行,后增荷载P2引起的考虑桩土共同作用的基础沉降量

    S2=(P2 /P1)。(Kr /Kpr)。( STF- STi)(3)

    式中, Kr/ Kpr为压桩前后地基的刚度比,其中天然地基土刚度Kr的弹性力学公式为

    Kr= ES/[(1-υ2)。w.b]

    υ:泊松比

    w:矩形基础中心点沉降影响系数[5]

    ES: 地基土的弹性模量

    b:矩形基础的宽度或圆形基础直径

    根据剪切传递法得压桩后地基刚度

    Kpr= GSr0[]/Rs

    Rs:群桩的沉降比

    GS: 地基土的剪切模量, GS= 0.5ES /(1+υ)

    r0: 桩身等效半径

    rm: 桩的影响半径,取rm=20 r0

    L: 桩长度

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