1、 年第 期总第 期福建建筑 桩（ 法）筏板基础在高层建筑基础中的应用案例分析李书华（ 福建集泰建筑设计有限公司福建福州 ）摘要： 本文通过 桩复合地基筏板基础在高层建筑基础中的应用案例分析， 验证了 桩筏板基础具有桩基无法赋有的优点， 不仅提高了地基承载力， 而且减小了总沉降量。关键词： 桩法复合地基筏板基础地基承载力沉降量中图分类号： 文献标识码：文章编号： （ ） （ ） ： ， ， ： 作者简介： 李书华， 女， 大学本科， 工程师， 从事建筑结构专业设计工作。收稿日期： 工程概况本工程位于河北省某市， 为一高层建筑群， 层数为 层， 均为框架剪力墙结构体系， 部分楼群设有大底盘地下室。
2、工程地质条件根据岩土工程勘察报告书， 本工程场地为多处内陆河形成的冲积、 湖积平原， 场地土主要为第四系全新统陆相冲积、 陆相冲积与沼泽相冲积及上更新统陆相冲积形成的粉土、 粉质粘土及粘土层， 自上而下揭露土层共层：第层为杂填土： 层厚约 ， 以粘性土为主， 混粉土， 见碎青砖， 稍密， 稍湿湿。第层为粉土： 厚度约 ， 黄褐色， 含云母、 氧化铁， 具砂感， 中密， 湿很湿。干强度低， 韧性低。第层为粉质粘土： 厚度约 ， 灰色， 可塑。稍有光泽， 干强度中等， 韧性中等。第层为粉土： 厚度约为 ， 灰黄色， 含云母、 氧化铁，具砂感， 中密， 湿很湿。干强度低， 韧性低。第层为粉质粘土：
3、厚度约为 ， 褐黄色 ， 含氧化铁， 可塑。稍有光泽， 干强度中等， 韧性中等。可塑。第层为粉质粘土： 厚度约为 ， 黄褐色， 含氧化铁， 见姜石， 粘性较强， 可塑。稍有光泽， 干强度中等， 韧性中等。可塑。中部夹粉土。第层位粉质粘土夹粉土： 厚度约为 ， 黄褐色， 含氧化铁， 见姜石， 可塑。稍有关泽， 干强度中等， 韧性中等。中部夹多层粉土。第层为粉土： 厚度约为 ， 褐黄色， 含云母、 氧化铁， 见姜石， 砂性强， 密实， 很湿。无光泽， 干强度低， 韧性低。第层为粉质粘土： 最大揭露厚度为 ， 黄褐色， 含氧化铁， 见姜石， 硬塑。稍有光泽， 干强度中等， 韧性中等。表地基土承载力特
4、征值 及压缩模量 层号 （ ） （ ） 基础选型与设计上述的地质资料显示， 本场地揭示的天然地基岩性指标无法满足高层建筑设计筏基的需求，须采用桩基础或其它复合地基。 基础的选型按岩土工程勘察报告的建议， 桩基础型式采用预应力管桩基础或钻孔灌注桩基础） 预应力高强混凝土管桩： 持力层取第层粉土， 经计算，直径 的预应力高强混凝土管桩单桩承载力特征 值为 ， 桩长达 以上， 这样将使得墙柱下所需桩数太多，群桩承台面积也较大， 经济指标不好， 因此不宜采用。） 钻孔灌注桩： 持力层取层粉土， 经计算，直径 的钻孔灌注桩单桩承载力特征值为 ， 单桩承载力与墙柱下轴力相差较大。另外大直径桩， 对高层住宅
5、建筑， 其柱网较小的桩基布置比较困难， 因此也不宜采用。） 经水泥粉煤灰碎石桩法（ 桩） 技术处理地基后， 采用筏板基础。本场地土为中软土， 浅层天然地基土承载力特征值仅为 ， 经 处理后的复合地基， 复合地基承载力特征值可达 ， 能满足地基反力的需要。结合 复合地基， 设置合适厚度的筏板基础，既能充分发挥地基承载力、 调整不均匀沉降， 又能满足地下室的功能要求， 且施工方便， 故采 年 期 总第 期李书华 桩（ 法）筏板基础在高层建筑基础中的应用案例分析 用了这种基础型式。 桩复合地基的计算与设计） 桩复合基础承载力计算根据本工程需要， 采用 桩， 桩间距取 ， 桩端持力层取第层粉质粘土夹粉
6、土层， 桩长约 ， 根据建筑地基处理技术规范（ ） 中水泥粉煤灰碎石桩的复合地基承载力特征值计算公式： （ ） （ 式 ）式中为单桩竖向承载力特征值： （ 式 ） 本工程计算得出 。 和值见表。表 桩桩周土的侧阻力特征值 及桩端阻力特征值层号 （ ） （ ） 为桩的截面积， 本工程 为面积置换率， 本工程 （ 本工程为方形布置， ）为桩间土承载力折减系数， 宜按地区经验取值， 如无经验时可取 ， 天然地基承载力较高时取大值。据文 分析： 影响值的因素有以下几个因素： 成桩工艺的影响因素： 桩的成桩工艺分为长螺旋钻孔成桩和振动沉管灌注成桩二种工艺。其中， 振动沉管灌注成桩对桩间土的挤密效果显著，
7、 提高了桩间土的强度， 因此用于中高压缩性土，取值可取大； 反之， 在中高压缩性土中采用长螺旋钻孔成桩， 则值应取小值。对于密实度高的土质， 则应采用长螺旋钻孔成桩， 以免振动机密造成土体破坏。置换率的影响因素： 随着置换率的提高， 桩体承担的荷载越大， 桩间土的承载力发挥越小， 从而应取小值。 褥垫层的影响因素： 褥垫层过薄， 桩顶应力过大， 桩的作用明显， 但桩间土发挥不明显； 反之， 褥垫层过厚， 桩顶应力减小， 桩间土应力较大， 沉降较大， 使桩间土容易破坏。因此，合理的设置褥垫层厚度有利于发挥桩和桩间土的承载力，值从而可取大值。本工程天然天然地基为中高压缩性土， 采用振动沉管灌注桩，
8、 置换率不大， 褥垫层厚度取 ， 故按文 结论，值可取到 。计算出 ， 地 基 平 均 反 力 初 步 计 算 ， 满足要求。） 褥垫层的设置合理厚度的褥垫层有利于桩土共同作用， 根据建筑地基处理技术 规 范 （ ） 规 定， 褥 垫 层 厚 度 宜 取 ， 褥垫层材料采用砂石或碎石， 最大粒径不超过 ，并级配良好， 不宜采用天然砂卵石。根据本工程各项指标， 褥垫层厚度取 ， 采用砂石按级配回填。） 桩复合地基变形计算复合地基的沉降计算采用分层总和法 （）由复合地基加固区沉降量和下卧层沉降量两部分组成。根据 建筑地基处理规范 （ ） 复合土层的分层与天然地基相同， 各复合土层的压缩模量等于该层
9、天然地基压缩模量的倍，值可按下式确定： ， 式中， 为基础底面下天然地基承载力特征值（ ） 。复合地基土层中的附加应力由桩间土应力、 桩侧摩阻力及桩端阻力三项荷载产生。本工程计算深度取到复合土层的下一层第层粉土层， 计算出平均沉降量为 ，向倾角： ， 向倾角： ， 满足规范要求。 复合地基承载力检测建筑地基处理技术规范（ ） 规定： 桩应采用复合地基载荷试验； 试验在基础施工结束后， 应在桩身强度满足试验荷载条件时， 并宜在施工结束 天后进行； 试验数量宜为总桩数的 ， 且每个单体工程的试验数量不应少于点。本工程共采用 根桩， 选取个点进行复合地基载荷试验布置及试验结果见图、 图：、为载荷试验
10、点图 桩复合地基平面及载荷试验点布置图图复合地基载荷试验曲线由曲线可知： 在加荷至 及 时， 曲线并未出现屈服段， 可见 桩复合地基极限承载力达 以上， 折算为承载力特征值为 以上， 满足设计要求。筏板基础的设计筏板基础分为平板式筏板基础和梁板式筏板基础， 本工程带有地下室结构， 筏板基础兼地下室底板， 且地基为 桩复合地基， 因此选择平板式筏板更便于施工， 还可缩短施工工期。 筏板基础的平面布置筏板基础的平面尺寸根据地基土的承载力、 上部结构的布置及荷载分布等综合因素确定 筏板平面的形心应与建筑重心尽可能的重合， 可通过变化筏板边缘的出挑长度来调整基础平面的形心位置 一般情况下， 出挑宽度为
11、边跨柱距的 。 年 期 总第 期李书华 桩（ 法）筏板基础在高层建筑基础中的应用案例分析 筏板基础的计算筏板基础的厚度由抗冲切和抗剪强度确定， 柱底及剪力墙底传递竖向荷载相差较大， 为合理设计筏板厚度， 可采用薄板柱下（ 剪力墙下） 设置厚板的型式 此厚板相当于柱墩或墙墩的作用。 ； 筏板厚度按经验值取地面上建筑层数估算， 每层预取筏板厚 ， 本工程为 层， 故试算取 。筏板内力采用 系列软件的 模块中有限元法计算建筑上部层数为 层， 因此采用考虑上部刚度的有限元计算方法。计算筏板基础的内力计算及验算基础变形， 关键在于选择合理的地基基床系数 值。复合地基 值的计算主要有三种， （） 计算法，
12、（ 式） ，由上部荷载确定，由分层总和法求得。（） 桩载荷试验确定，（ 式） ， 式中，、分别为 桩载荷试验曲线图中选取的计算点的压力值（ ） ，、分别为对应于、的沉降量。（） 沉降观测反演， 根据建筑沉降观测最终沉降量值， 按式计算出值。根据文献 结论， 选用（） 和（） 法计算出的值更接近实际。本工程设计过程中， 采用（） 桩载荷试验确定值，根据图三个试验点， 计算出 桩复合地基反力系数平均值为 。 筏板基础的配筋筏板配筋应双层双向通长配筋， 局部不足处钢筋加密， 柱（ 剪力墙） 下墩基础配筋详下图； 筏板厚度变化处采用斜角平滑过渡， 避免应力集中， 大样详图。图墙下厚板节点详图图不同厚度
13、筏板连接构造建筑物沉降观测为了预防建筑物在施工过程中出现不均匀沉降， 避免因沉降原因造成建筑主体结构破坏或产生影响建筑功能正常使用的裂缝， 施工过程中建筑物必须进行沉降观测。本工程沉降观测点及沉降观测结果见图、 图：图沉降观察点平面布置图图建筑施工至竣工实测沉降值沉降观测结果可看出， 本工程最大沉降量约为 ，远小于建筑地基基础设计规范（ ） 中第 条要求的高层建筑基础的平均沉降量 的规定； 建筑物最大的沉降差仅为 ， 本建筑物总高度为 ， 则倾斜角为 ， 远小于规范要求的 。由此可见， 配合经过 桩处理的复合地基， 采用刚度大的筏板基础， 明显降低低建筑的总体沉降量及沉降差。结语 桩（ 法）筏
14、板基础的组合设计， 使得高层建筑在无明显桩基持力层的地质条件也能找到一个方便有效的基础。 桩法复合地基不仅提高持力层承载力， 而且可挤密桩间土， 使得建筑沉降量大幅度降低。筏板基础不仅基础刚度好，还具有较好的防水功能， 因此 桩（ 法）筏板基础赋有桩基无法具备的优点： 施工简单， 施工工期短， 经济指标合理。因整体刚度大， 可协调不均匀沉降及变形。参考文献 郑炎斌 桩技术应用中高压缩性土层的实践探索福建工程学院学报， （ ） ： ， 地基基础设计规范 技术手册 莫莉， 白芳芳 桩复合地基基床系数研究 河南城建学院学报， （） 范伟霞， 周建， 俞亚南， 等 桩复合地基承载力公式参数取值分析工业建筑， （）
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