湿陷性黄土场地基础设计

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1、预应力砼管桩在失陷性黄土场地的应用本工程位于西安市曲江新区的北部，为高档住宅楼。地下一层，地上为三十三层，结构体系采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，结构抗震等级为一级。分析计算采用中国建筑科学研究院编制的《高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》。基础采用预应力砼管桩基础，桩顶为1200厚筏板。筏板底有两层失陷性黄土，其厚度约为6米左右。现对设计中的几个问题进行一下介绍。1．单桩承载力的确定设计初期，对是否处理失陷性黄土进行了几个不同方案的比较，包括DDC工法、灰土挤密桩、换土处理等处理方法。经过初步比较，不处理失陷性黄土（即桩侧考虑负摩阻力）无论是经济性，

2、还是施工方法上都是比较可行的。根据岩土工程勘察报告书，基础底板以下土层依次为:黄土(粉质粘土)②层，可塑，中等失陷性，失陷系数平均值为0.045;黄土(粉质粘土)③层，可塑，中等失陷性，失陷系数平均值为0.040;古土壤(粉质粘土)④层，硬塑，轻微失陷性，失陷系数平均值为0.020；黄土(粉质粘土)⑤1层、黄土(粉质粘土)⑤2层、古土壤(粉质粘土)⑥层、黄土(粉质粘土)⑦层、古土壤(粉质粘土)⑧层为可塑～硬塑无失陷性。按《失陷性黄土地区建筑规范》判断，拟建场地属于自重失陷性黄土场地，所以在②③土中，桩侧阻力应考虑负磨阻力。选用直径500砼预应力管桩，桩长33米，

3、单桩竖向极限承载力标准值计算如下:土层号土层厚度hi(m)φ500预应力管桩qsik(kPa)qsikhiqpk(kPa)qpkAp(kN)23.45-15-51.7532.1-15-31.543.965253.5510.55052565.768387.676.266409.281.158597.754500882极限承载力标准值（kN）u∑qsikhi＋qpkAp＝3378kN承载力设计值(kN)2111kN4qsik——第i层土的极限侧阻力标准值；qpk――极限端阻力标准值；Ap――桩端面积;u――桩身周长综合考虑，单桩极限承载力标准值取值为3300kN。2

4、.基础底板的计算预应力砼管桩布置时，首先考虑沿墙下均匀布置。但由于墙下轴力较大，布置桩的难度较大，很多墙下桩布置重合，综合考虑，最终选择在基础底板下满堂布置。在这种情况下，由于底板下为两层失陷性黄土，基础及以上荷载完全有桩承担，对底板的计算难度加大。设计时，从以下几个方面进行底板的计算：a）由于墙的跨度变化不大，传至底板的轴力相差较小，将结构的总重除以基底面积，所得出的基底反力均匀作用在基础底板上，即按倒楼盖的方法进行底板计算。b)基础底板下满堂布置桩基础，近似的认为桩顶反力为集中力，直接作用于底板。设计时选取最大板块（5.4mX4m）,桩顶反力取桩的最大设计值

5、，计算简图及结果如下(理正软件2006版)：荷载条件:均布恒载:0.00kN/m2恒载分项系数:1.25均布活载:0.00kN/m2活载分项系数:1.40板容重:0.00kN/m3板厚:1200mm局部集中荷载:编号荷载属性X(m)Y(m)荷载数值(kN)1恒载1.0002.0001650.002恒载3.0002.0001650.003恒载2.0003.6001650.004恒载2.0000.4001650.00配筋条件:材料类型:混凝土支座配筋调整系数:1.00混凝土等级:C40跨中配筋调整系数:1.00纵筋级别:HRB400跨中配筋方向(度):0.00保护层

6、厚度:50mm4c)验算桩对底板的冲切：底板厚h=1200mm,砼C40,ft=1.80N/mm2单桩承载力设计值Fl:3300÷1.6=2063kN.内差法计算βh=0.983η1=0.4+1.2÷2=1μm=πD=3.14×(500+1160)=5212.4mmη2=0.5+(40×1160)÷(4×5212.4)=2.7所以η取值为1.00.7βhftημmh0=0.7×0.938×1.8×1×4584.4×1160=6587kN＞Fl即桩对底板冲切满足要求。综合以上的计算结果，考虑各种因素，在满足裂缝及挠度的情况下，对底板的配筋进行了设计。3.基坑开挖由

7、于预应力砼桩逐渐用在高层建筑中,基坑开挖不可避免。应根据开挖深度考虑是否需要先围护开挖再沉桩的方案。边打桩边开挖是不可取的,先打桩后开挖应考虑对称均匀,如在中间开挖把土堆在周围就会造成四周和中心的土体高差悬殊,同时超孔隙水压及震动会使管桩倾斜或折断,所以合理制定基坑开挖方案是必不可少的。4在失陷性黄土场地上，桩基础被广泛应用，特别是预应力砼管桩，由于其施工方便、简捷，压桩方法可以采用静压，对周边环境的噪声污染很小，而且施工进度也很快。4