地基基礎設計方案及技術、經濟分析

1、.地基基礎設計方案及技術、經濟分析-設計論文地基基礎設計方案及技術、經濟分析 梅長騫 MEI Chang-qian；張慧琦 ZHANG Hui-qi（撫順市建筑設計研究院有限公司，撫順 113006）（Fushun Architectural Design and Research Institute Co.，Ltd.，Fushun 113006，China）摘要： 本文根據沈陽市某具體工程，對該工程地基基礎設計方案及技術經濟進行了分析，通過基礎方案設計比選認為預應力管柱基礎方案費用高最低，工期最短，安全可靠。 Abstract: Based on a specific project in

2、Shenyang, the foundation design program and its technical and economic analysis are analyzed, and through the comparison of the foundation programs, the prestressed pipe foundation program is considered as the best one, because its cost is the lowest, duration is the shortest, and it is the most saf

3、e and reliable.關鍵詞： 地基基礎；設計方案；預應力管樁Key words: foundation；design program；prestressed pipe 中圖分類號：TU972 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）06-0136-020 引言對于高層建筑基礎類型選擇，通常根據上部結構類型、作用荷載大小、施工功能要求、工程所處地質情況、地下水位以及工程施工難易程度等綜合因素考慮，本文根據沈陽市某建筑工程對基礎工程選型進行方案必選確定最佳方案。1 地質資料人工填土：素填土，褐黃、灰褐，主要由粘性土和砂性土構成，密實不均勻，分布不均勻，呈松散-稍密狀態(tài)。層

4、厚0.51-4.05m之間。第四系坡洪積粉質粘土：灰黃、褐黃色，不均勻地含少量石英顆粒，呈硬塑-可塑狀態(tài)。層厚在1.15-4.17m之間。第四系殘積粘土：褐紅、灰褐等色，原巖結構清晰可辨，風化不均勻，局部夾強風化巖塊，呈硬塑狀態(tài)。層厚在7.93-24.84m之間。震旦系混合巖：深灰、灰綠等色，風化后呈灰褐、黃褐等色，節(jié)理發(fā)育，片狀及片麻狀構造。2 基礎方案設計2.1 筏形基礎2.1.1 應用和結構構造 因為筏形基礎面積較大，在相同荷載作用下能夠減小地基單位面積壓力、提高土基承載能力、增大基礎整體剛度及減小不均勻沉降現象的發(fā)生。筏形基礎可以選用平板式或梁板式兩種。由于柱網尺寸較大，柱間距較大，柱

5、承受荷載不相同導致產生較大彎矩，因此通常選用梁板式筏形基礎方案為多。對于筏板基礎鋼筋配置，除滿足計算要求外，在縱、橫兩個方向支座鋼筋應配置一定配筋率通長鋼筋?？v、橫方向柱下筏板配置均為0.15；對于墻下筏板不同于柱下筏板，縱向配置為0.15，橫向配置為0.10。跨中鋼筋按配筋率通長配置。在筏板四周邊緣外伸部分上下配置鋼筋。為對無外伸肋梁雙向外伸板底面需要配置6-8根呈現輻射狀附加筋。附加筋直徑與邊跨板主筋相同，外端間距小于200mm。筏形基礎梁與上部結構柱相連接交接處局部需要加寬，主要考慮施工時會引起一定誤差，為使上部荷載能夠充分擴散至柱荷載，對筏形基礎與上部結構剪力墻連接構造有一定要求。筏板

6、基礎底面形狀和尺寸確定要盡量使結構豎向荷載重心與筏板基礎底面形狀重合才能保證上下結構穩(wěn)定，當上部荷載發(fā)生偏心時需要調整筏板相應一側外伸長度，但伸出長度要控制在一定范圍以內，即小于同一方向0.25倍邊跨柱距，同時將肋梁移至筏板邊緣。當無外伸肋粱筏板時伸出長度應該減小并不宜大于2m。綜合上述分析本方案采用筏板基礎設計時按照混凝土C30，墊層100mm、底板400mm混凝土C10，基礎反梁尺寸400×1400mm。2.1.2 設計結果 根據地質資料及柱底內力，本筏板基礎方案選用第四系殘積粘土作為持力層。根據倒樓蓋筏基底板基底反力荷載均布荷載為220kN/m2。 2.1.3 造價估算和施工工

7、期 筏板基礎方案筏基總面積約4500m2，底板相對標高為-5.0m，由于施工場地周邊環(huán)境較開闊，地質條件較好，為縮短工期，故采取放坡形式。主要工程量：挖運土方約26000m3；墊層C10混凝土澆筑約500m3；粱板式筏叛C30混凝土澆筑約2000m3；鋼筋用量約220t。筏板基礎方案造價估算約為350萬元人民幣，施工工期約60d。2.2 預應力管樁基礎方案設計2.2.1 應用和結構構造 預應力混凝土管樁，樁身混凝土強度等級為C80，管樁每節(jié)長度為4-13m之間，管樁沉樁方法選用液壓靜力壓樁機靜力壓入，樁尖可進入強風化巖層。根據本工程提供地質資料，采用預應力混凝土管樁樁身砼強度等級C80，樁頂嵌

8、入承臺長度為100mm。本工程在管樁上段空心內插入鋼筋，然后澆注混凝土至樁頂，主筋伸入承臺長度為40倍直徑。2.2.2 設計結果 根據本工程提供地質資料及柱底內力，本預應力管樁基礎方案選用全風化混合巖作為樁端持力層，樁承臺頂面標高為-0.7m。單樁豎向極限承載力4000kN，單樁豎向承載力設計值2424kN。2.2.3 造價估算和施工工期 預應力管樁基礎方案總樁數為256根，每根樁平均樁長約27m，在施工中采用兩臺D62柴油錘同時施打，主要工程量如下：挖運土方約850m3；樁承臺C30混凝土澆筑約550m3；鋼筋用量約25t：打擊500預應力管樁約7000m。預應力管樁基礎方案造價估算約為25

9、0萬元人民幣，施工工期約為45d。2.3 人工挖孔樁設計及估算2.3.1 應用和結構構造 人工挖孔樁每挖0.9-1.0m需要噴射一圈混凝土護壁。開挖至設計深度后進行擴孔。然后安裝鋼筋籠和澆灌混凝土。施工時可能遇到流砂、塌孔、有害氣體、缺氧、觸電等危險造成事故。人工挖孔樁直徑通常大于1m，深度小于15m，樁徑可適當擴大。嵌巖樁樁端進入中等風化巖體最小深度大于0.5m為宜。2.3.2 設計結果 根據本工程提供地質資料及柱底內力，人工挖孔樁基礎方案選用中風化混合巖作為樁端持力層，樁芯混凝土等級為C30，樁承臺頂面標高為-0.7m。樁端巖石承載力標準值為4500kPa。2.3.3 造價估算和施工工期

10、人工挖孔樁基礎方案1200直徑樁數為88根，150直徑樁數量19根，1800直徑樁數量為9根，2000直徑樁數量為5根，每根樁平均樁長為34m。主要工程量：挖運土石方約7200m3；承臺C30混凝士澆筑約1200m3；樁芯C30混凝土澆筑約6000m3；人工挖孔樁基礎造價算約為550萬元人民幣，施工工期約90d。3 方案技術經濟比較分析根據本文所述實際工程地質特點、結構方案和施工條件，分別對筏形基礎、預應力管樁基礎、人工挖孔樁基礎進行方案比選。筏形基礎屬于淺基礎范疇，本工程柱網尺寸較大，筏基按構造要求選擇尺寸較大，由于本筏基方案選擇持力層埋置深度較深，施工受氣候和地下水影響較大。雖然周邊環(huán)境較開闊，不需采取基坑支護方案，但對施工工期影響較大。本工程人工挖孔樁由于地下殘積層較厚，樁長長，最小樁徑設1.2m，單樁承載力較高，施工時投入人力多，施工效率不高，工期較長，受氣候和地下水影響較大，安全生產要求較高。預應力管柱強度高，承受較大錘擊動應力，穿越能力強。適合本工程具有一定殘積層和強風化巖層場地。承載力和沉降量滿足高層建筑設計要求，工程費用低于嵌巖灌注樁。預應力管柱施工機械化程度較高，效率較高，開挖量少，不受地下水影響，綜合比較預應力管柱基礎方案