趙變青

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

1 工程概況

本工程為太原市某醫(yī)院的門診樓，位于太原市晉源區(qū)，地下3 層，地上4 層，北側(cè)與醫(yī)院醫(yī)技樓相接。結(jié)構(gòu)東西長149.0 m，南北寬114.2 m，基底面積為17 015 m2?！?.000 的絕對(duì)高程為774.5 m?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)體系，抗震設(shè)防類別為乙類。

2 地質(zhì)情況

場地所處地貌單元屬汾河?xùn)|岸Ⅰ級(jí)階地。擬建場地地形較為平整，場地類別為Ⅲ類。本次勘探深度范圍內(nèi)揭露場地地下水類型上部為潛水，含水層主要以第②層粉質(zhì)粘土中的粉砂層、粉質(zhì)粘土中的粉砂、粉土薄層或透鏡體、第③層粉土為主，勘察期間實(shí)測穩(wěn)定水位埋深為1.40 m～2.0 m，水位標(biāo)高769.06 m～769.61 m。其下為承壓水，含水層主要為第④層粉細(xì)砂、第⑤層細(xì)砂、第⑦層細(xì)砂為主，勘察期間實(shí)測第④層粉細(xì)砂、第⑤層細(xì)砂穩(wěn)定水位埋深為6.80 m～7.0 m，水位標(biāo)高764.00 m～764.45 m?？辈炱陂g為枯水期。建筑物抗浮設(shè)防水位標(biāo)高按770.45 m 考慮。該場地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.740 m。本場地為嚴(yán)重液化場地。

場地各土層分層情況如表1 所示。

表1 土層分層情況表

3 結(jié)構(gòu)荷載

說明:以下取結(jié)構(gòu)西南角的荷載。

1)不計(jì)浮力受壓樁基計(jì)算時(shí)，上部結(jié)構(gòu)計(jì)算恒荷載+活荷載(恒荷載和活荷載的分項(xiàng)系數(shù)均為1.0，見圖1)。

2)計(jì)算浮力時(shí)，上部結(jié)構(gòu)只計(jì)算恒荷載(恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為0.9，見圖2)。

圖1 上部結(jié)構(gòu)恒荷載+活荷載示意圖

圖2 上部結(jié)構(gòu)恒荷載示意圖

4 地基處理及樁基設(shè)計(jì)

1)根據(jù)場地地質(zhì)情況及上部結(jié)構(gòu)的荷載情況，地基處理采用樁底帶膠囊式的后壓漿混凝土灌注樁。結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)防水位為770.45 m，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底標(biāo)高為-16.29 m，絕對(duì)高程為758.21 m，基底水頭高度為12.24 m。

基底水浮力為:F=12.24×10 -2×20=92.4 kN/m2。

2)樁基設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合，根據(jù)場地的地質(zhì)情況及場地液化判別情況，本場地為嚴(yán)重液化場地，第③層土的液化折減系數(shù)為1/3，第④層土的液化折減系數(shù)為2/3。本工程，基底標(biāo)高-16.29 m，建筑基礎(chǔ)埋深較深，液化土層全部挖除，樁基設(shè)計(jì)時(shí)不考慮液化，樁側(cè)阻力不折減。

3)根據(jù)JGJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范［5.3.10］進(jìn)行后壓漿灌注樁單樁極限承載力設(shè)計(jì):

其中，βsi為后壓漿側(cè)阻力增大系數(shù);βp為后注漿端阻力增大系數(shù)。

根據(jù)《勘察報(bào)告》7.3.2 條提供的各土層的后注漿提高系數(shù)見表2。

表2 土層側(cè)阻及端阻極限標(biāo)準(zhǔn)值及提高系數(shù)

取工程樁樁徑700 mm，樁長23 m，取有代表性的孔點(diǎn)進(jìn)行單樁極限承載力計(jì)算:

a.由式(1)可知:

取工程樁的單樁極限承載力為5 600 kN，單樁承載力特征值為2 800 kN 進(jìn)行布樁，軸與○10軸相交處框架柱柱底荷載N=7 374 kN(不計(jì)浮力)，柱下布置3 根樁，基礎(chǔ)采用3 樁獨(dú)立承臺(tái)。

工程樁單樁極限抗拔承載力設(shè)計(jì)值為3 400 kN，工程樁單樁抗拔承載力特征值為1 700 kN，滿足抗浮計(jì)算所需的承載力值。綜合各種因素，取工程樁單樁抗拔承載力特征值為1 200 kN 即能滿足抗浮計(jì)算的需要。

4)試樁承載力計(jì)算。由于場地現(xiàn)有條件及地下水位的限制，試樁的超打樁長為13.1 m，在試樁的超打樁長范圍內(nèi)不注漿。

a.試樁受壓承載力極限值計(jì)算，根據(jù)式(1):

取試樁受壓承載力極限值不小于6 600 kN。

b.試樁抗拔承載力極限值計(jì)算，工程樁抗拔承載力極限值為2×1 200=2 400 kN，試樁的超打樁長為13.1 m，試樁抗拔承載力極限值為設(shè)計(jì)承載力部分承載力與超打部分極限承載力之和。

根據(jù)式(2)可得:

取試樁抗拔承載力極限值不小于3 400 kN。

5)受壓承載力試樁的錨樁抗拔承載力計(jì)算。根據(jù)受壓試樁的單樁極限承載力為6 600 kN，按超加2 級(jí)荷載計(jì)算錨樁承載力，每個(gè)試樁設(shè)置4 根錨樁，每根錨樁的側(cè)阻力極限標(biāo)準(zhǔn)值為1 980 kN，利用工程樁作為試樁的錨樁(根據(jù)場地情況錨樁也超打13.1 m)，根據(jù)以上工程樁抗拔計(jì)算結(jié)果可知，錨樁的側(cè)阻力極限值滿足要求。

6)抗拔試樁的錨樁計(jì)算:根據(jù)以上計(jì)算可知，抗拔試樁的單樁極限承載力為3 400 kN，每個(gè)試樁設(shè)置2 根錨樁，單根錨樁的受壓承載力特征值為1 700 kN，小于工程樁單樁承載力特征值，所以錨樁承載力滿足要求。

7)根據(jù)JGJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范第5.8.2 條計(jì)算樁身強(qiáng)度。由于工程樁的受力特性，樁身配筋須按照抗拔計(jì)算的結(jié)果，配筋率滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》4.1.1 條規(guī)定，樁身強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)可以計(jì)入鋼筋的作用。

按照抗拔計(jì)算樁身配筋時(shí)考慮裂縫，其裂縫寬度限值應(yīng)按照J(rèn)GJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范第3.5.3 條注2 的規(guī)定，“二(a)類環(huán)境中，位于穩(wěn)定地下水位以下的基樁，其最大裂縫寬度限值可采用括弧中的數(shù)值”，即最大裂縫寬度為0.3 mm。

抗拔樁縱筋計(jì)算，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》5.8.7 條:

N≤fyAs+fpyApy，As=1 200×1.35×1 000 ÷360=4 500 mm。

采用φ28 的鋼筋，取7φ28 即可滿足要求。

按照控制最大裂縫計(jì)算:ωmax=0.3 mm。

根據(jù)GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第7.1.2 條:

計(jì)算可知樁身配筋為16φ28 時(shí)，配筋率ρ=2.56%，ωmax=0.28 mm，滿足規(guī)范要求。

樁身強(qiáng)度可以計(jì)入鋼筋作用，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》5.8.2 條:

所以樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30。

5 結(jié)語

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，樁基設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮工程樁在不同的工況下的受力狀態(tài)，分別采用相應(yīng)的計(jì)算措施進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在樁身設(shè)計(jì)時(shí)，需要同時(shí)滿足不同工況的配筋方式進(jìn)行包絡(luò)配筋。

［1］GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.