桩筏基础研究和优化设计

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1、桩筏基础研究和优化设计　　摘要：桩筏基础在各种基础形式中整体性能较好，具有很大的刚度，其在提高竖向承载能力和调整不均匀沉降方面的作用十分显著，因此在高层建筑地基基础选型中被大量选用。本文根据实际案例分析桩筏基础的设计方法，希望大家指导交流。关键词：桩筏；基础；设计中图分类号:TU2文献标识码：A1.项目概况某项目位于工业园区，项目分为南北两区，含A、B、C、D、E、H、P、Q共计8个地块。地块上南北两区共包含7栋高100～200m的主裙连体高层，其中裙房为2～7层;地块下的南北两区分开，但均为超长超宽的地下空间，层数为3～4层，埋深约为－16.

2、35～－20.95m。地上建筑结构体系为钢筋混凝土框架—核心筒体系，裙房、地下室为钢筋混凝土框架体系。2.基础方案选型由于本工程的南北两区均由多幢高层主楼、附属裙楼、地下商业及车库等组成并统一设置于连通的大底盘上，尺寸巨大，为超长超宽结构(每层地下室约78万m2)。基础各部分(高层主楼区域、裙楼区域、纯地下室区域)位于饱和软土中，基底荷载差异很大，桩基的布置对基础的内力和挠度变化影响较为明显，控制差异沉降显得尤为重要。现以南区为例进行分析。南区(含D、E区和B、C、Q区)分别按正常使用阶段高水位抗浮和低水位抗压中的最不利工况初步确定桩基数量:①

3、正常使用抗拔工况考虑结构恒载，地下水位按室外地坪下0.5m考虑;②正常使用抗压工况考虑结构恒载和活载的不利组合，地下低水位按枯水位下2m考虑。南区各地块主要桩基设计参数见表1。桩基采用的持力层主要选择在粘土和粉砂层，抗拔桩径700mm，承压桩径700～1000mm。桩长按区域分布大小不一，主楼桩为纯承压桩，而裙楼和纯地下室区域大部分为抗拔桩。基础大底板采用变厚度方式，柱下设加厚承台，各单体之间设置沉降后浇带。表1南区各地块主要桩基设计参数地块名子项桩径/mm桩端持力层有效桩长/m承载力特征值/kn筏板厚/mmD、E7#Φ900⑫1粘

4、土6370002800D、E8#、9#Φ1000⑬1粉细砂80.2120003500D、E裙楼Φ700⑩1粉质粘土332100（压）1450（拔）1000（局部加厚）8B、C、Q6#Φ800⑪2粉质夹粉粘5450002100B、C、Q裙楼Φ700⑩1粉质粘土332100（压）1450（拔）1000（局部加厚）3.桩筏基础优化设计3.1桩数的确定在设计实践中，往往需要先初估桩距，根据筏底面积得到初估的桩数，同时可推出桩都达到承载力特征值（忽略群桩效应）时桩间土需要承担的荷载，此时可反算出承台效应系数ηc，而该系数又受桩距的

5、影响较大，如反算出的承台效应系数与根据桩距等条件选取的合理承台效应系数偏差过大，需再调节桩距或改变桩长、基础埋深等，使桩距与桩数控制在一个合理范围。本工程初定桩距为６d，根据基底面积可取桩数285根，则桩、土承载应分别为342000kN、166000kN，对应所需ηｃ应取0.42。3.2桩土荷载分担比的复核8影响桩间土分担荷载的因素比较多，主要有桩距、桩端持力层性质、桩间土土层性质、荷载水平、桩长和基础埋深等几个方面。根据《建筑桩基技术规范》复合基桩的承台效应系数ηｃ与距径比和承台宽度与桩长比有关，而上述所提及其余因素均较难考虑。参照《工程岩体

6、分级标准》关于岩体等级分级标准的方法，以复合基桩的承台效应系数ηｃ为基础，将其余影响因素以分段分数和影响权重进行修正，可得到修正后的承台效应系数ηc1。本工程经修正后ηc1可取为0.48，与设计所需较吻合且有一定安全富余，可见假定桩距是合理的。对于特殊情况，如桩间土体脱开，或为可液化土、湿陷性土、欠固结土、新填土时，均不能考虑桩间土体承载。3.3考虑桩土共同作用时的沉降计算考虑桩间土参与承载时，往往引起总体沉降量相对较大，因此沉降计算尤为重要。针对桩土共同作用这一特点，工程实践中可用如下计算方法：（1）简化计算法当桩距大于５d时，为简化计算过程

7、，可将总沉降量分为桩沉降ΔD和桩间土沉降ΔS，此时：ΔDS＝ΔＤ＋ΔＳ(1)式中ΔＤ为桩分担的荷载引起的沉降量，不考虑桩与桩的相互影响，可通过单桩静载荷试验Ｐ-Ｓ曲线确定；ΔＳ为桩间土分担荷载下的沉降量，可按天然地基基础分层总和法计算。其基底附加压力为：P0＝(Ｎ-nQu)/Ａ-rh(2)式中N为8基底总荷载；Qu为单桩承载力特征值；n为设计桩数；r为土容重；h为基地埋深。该简化方法常用于初步估计，且人为假定桩承载力充分发挥，考虑了桩土共同作用时对基础沉降产生最不利的影响，计算结果往往偏大。根据本工程的试桩资料，ΔD均值取18ｍｍ，ΔS经计算为

8、65mm，则ΔD＝83mm。(2)桩基规范计算法现行《建筑桩基技术规范》分别给出了“疏桩基础”和“软土地基减沉复合疏桩基础”的沉降计算方法。“疏桩基础