CN103388342A - 一种复合地基及其设计方法 - Google Patents

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本发明公开了一种复合地基及其设计方法，所述的复合地基包括天然地基、筏板、软材料填充层和桩基，所述的桩基固定在天然地基当中，桩基内的竖向钢筋不伸出桩基顶部，桩基的顶部和筏板之间有软材料填充层。本发明通过在桩基顶部预留一定沉降间隙，当建筑上部荷载通过筏板基础施压在天然地基上时，首先压缩桩基间的天然地基，当桩基间的天然地基充分受压产生变形量达到桩顶预留的沉降间隙量后，基础筏板与桩基接触，从而桩基与天然地基共同受压，使桩基和天然地基复合后地基承载力和变形达到设计要求。本发明充分利用桩基间的天然地基的承载能力，有效减少人工桩基用量，从而降低工程造价和工期。

Description

一种复合地基及其设计方法
技术领域
本发明涉及一种房屋建筑工程中的复合地基施工技术，特别是一种复合地基及其设计方法。
背景技术
在建筑工程实践中，当天然地基承载力不能足设计要求时，有时采用复合地基即部分土体被人工增强或被置换，形成由地基土和竖向增强体共同承担荷载的复合地基。目前国内复合地基应用均在天然地基土承载力较低、变形较大时，采用砂石桩、水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩、施喷桩、灰土桩碎石冲扩桩和混凝土刚性桩等方法来处理地基，使复合处理后地基承载力达到设计要求。
本发明涉及的技术是在强风化岩土地基上建造超高层建筑，设计所需要的地基承载力很高，虽然强风化岩土的承载力较高，但不能满足设计要求，需要进行人工处理。通常情况下，这种处理方法需要采用人工桩基。现有的复合地基做法是天然地基与人工竖向增强体（桩）通过基础筏板同时受压。这种做法实践证明结果是天然地基利用效率很低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以有效增大天然地基的利用效率，节约工程造价和缩短施工工期的复合地基及其设计方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种复合地基，包括天然地基、筏板、软材料填充层和桩基，所述的桩基固定在天然地基当中，桩基内的竖向钢筋不伸出桩基顶部，桩基的顶部和筏板之间有软材料填充层。
一种复合地基的设计方法，包括以下步骤：
采用ABAQUS大型有限元程序对天然地基和桩基构成的复合地基进行计算分析，并将复合地基以上的上部结构包括在整体计算模型中；天然地基和桩基采用块体单元，天然地基压缩模量根据地勘报告数值采用；整体计算采用上部结构施工模拟方式加载；具体步骤如下：
A、建立上部结构、地下基础、天然地基和桩基的整体计算模型，输入各单元的各种物理力学参数；其中天然地基的物理力学参数按详细勘察钻孔提供数据分层输入，桩基坐落在中风化岩上；形成空间计算模型；
B、根据施工模拟顺序对计算模型进行加载，实时监测桩基、天然地基和筏板的应力和变形情况；在反复计算分析中，通过调整桩基顶部预留变形量和桩基直径，调整桩土间应力比，达到桩基间天然地基利用率合理，地基变形和筏板应力满足设计要求；
C、根据最终优化结果进行桩基设计，同时给定桩基顶部预留间隙量S；桩基顶部预留间隙量S的确定原则为：当S值给定时，天然地基承载力应利用80%以上；桩基承载力应为总工程地基承载力需要量50%以下；筏板混凝土和钢筋用量不超过优化设计前用量10%；
D、为防止筏板浇筑时混凝土进入桩顶预留间隙内，桩基顶部预留沉降间隙采用软材料填充层进行填充，并预先测定填充软材料的压缩残留量；填充软材料压缩残留量计算由两部分组成，其一是筏板混凝土浇筑时混凝土压力产生的压缩量，可以根据筏板厚度计算压力；其二是桩其间天然地基压缩时桩基顶部压力产生压缩量，根据桩顶分配的应力计算。预留间隙量S是桩基顶部预留变形量和上述两种压缩残留量之和。
本发明所述的填充软材料的强度应满足混凝土浇筑时不产生明显变形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明属于岩土与桩共同工作领域技术，通过在桩基顶部预留一定沉降间隙，当建筑上部荷载通过筏板基础施压在天然地基上时，首先压缩桩基间的天然地基，当桩基间的天然地基充分受压产生变形量达到桩顶预留的沉降间隙量后，基础筏板与桩基接触，从而桩基与天然地基共同受压，使桩基和天然地基复合后地基承载力和变形达到设计要求。本发明充分利用桩基间的天然地基的承载能力，有效减少人工桩基用量，从而降低工程造价和工期。
2、根据本发明提供技术，在实际工程的场地条件下，桩基和天然地基的应力比为2:10左右，而采用传统技术，这个比例明为10:2，与传统技术相比，明显降低工程造价，节省工期。通过与传统技术设计对比，桩基数量、桩身混凝土用量以及桩施工难度产生很大变化，这部分工程直接费节约50%，缩短工期40余天。
3、本发明的桩基钢筋不进入筏板内，因此不需要褥垫层调节桩土应力分布。
附图说明
本发明共有附图4张，其中：
图1是本发明的结构构造示意图。
图2是上部建筑剖面图。
图3是上部建筑首层结构布置图。
图4是本发明的桩土应力比例示意图。
图中：1、天然地基，2、筏板，3、软材料填充层，4、桩基，5、钢筋。
工程背景情况
下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，一种复合地基，包括天然地基1、筏板2、软材料填充层3和桩基4，所述的桩基4固定在天然地基1当中，桩基4内的竖向钢筋5不伸出桩基4顶部，桩基4的顶部和筏板2之间有软材料填充层3。
一种复合地基的设计方法，包括以下步骤：
采用ABAQUS大型有限元程序对天然地基1和桩基4构成的复合地基进行计算分析，并将复合地基以上的上部结构包括在整体计算模型中；天然地基1和桩基4采用块体单元，天然地基1压缩模量根据地勘报告数值采用；整体计算采用上部结构施工模拟方式加载；具体步骤如下：
A、建立上部结构、地下基础、天然地基1和桩基4的整体计算模型，输入各单元的各种物理力学参数；其中天然地基1的物理力学参数按详细勘察钻孔提供数据分层输入，桩基4坐落在中风化岩上；形成空间计算模型；
B、根据施工模拟顺序对计算模型进行加载，实时监测桩基4、天然地基1和筏板2的应力和变形情况；在反复计算分析中，通过调整桩基4顶部预留变形量和桩基4直径，调整桩土间应力比，达到桩基4间天然地基1利用率合理，地基变形和筏板2应力满足设计要求；图4为计算时的桩土应力比例示意图。
C、根据最终优化结果进行桩基4设计，同时给定桩基4顶部预留间隙量S；桩基4顶部预留间隙量S的确定原则为：当S值给定时，天然地基1承载力应利用80%以上；桩基4承载力应为总工程地基承载力需要量50%以下；筏板2混凝土和钢筋5用量不超过优化设计前用量10%；
D、为防止筏板2浇筑时混凝土进入桩顶预留间隙内，桩基4顶部预留沉降间隙采用软材料填充层3进行填充，并预先测定填充软材料的压缩残留量；填充软材料压缩残留量计算由两部分组成，其一是筏板2混凝土浇筑时混凝土压力产生的压缩量，可以根据筏板2厚度计算压力；其二是桩其间天然地基1压缩时桩基4顶部压力产生压缩量，根据桩顶分配的应力计算。预留间隙量S是桩基4顶部预留变形量和上述两种压缩残留量之和。
本发明所述的软材料填充层3的强度应满足混凝土浇筑时不产生明显变形。本发明涉及的实际工程为超高层钢筋混凝土框架——核心筒和剪力墙结构：结构高度为199.6m，由A、B、C三部分结构组成，建筑物剖面和平面见附图2-3。由于建筑物在4.8m层中加设夹层，因此平均基底反力达到1100kpa。核心筒部分达到1300kpa。基础下现状地基土为强风化板岩，埋藏厚度不均匀。地勘部门提供的强风化板岩承载力为500kpa，经现场施工勘察，强风化板岩承载力为700kpa，变形模量为56～65Mpa。不进行人工处理，强风化板岩不能直接作为工程地基。本工程的软材料填充层3采用硬塑苯板。

Claims (3)

1.一种复合地基，其特征在于：包括天然地基（1）、筏板（2）、软材料填充层（3）和桩基（4），所述的桩基（4）固定在天然地基（1）当中，桩基（4）内的竖向钢筋（5）不伸出桩基（4）顶部，桩基（4）的顶部和筏板（2）之间有软材料填充层（3）。
2.一种复合地基的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
采用ABAQUS大型有限元程序对天然地基（1）和桩基（4）构成的复合地基进行计算分析，并将复合地基以上的上部结构包括在整体计算模型中；天然地基（1）和桩基（4）采用块体单元，天然地基（1）压缩模量根据地勘报告数值采用；整体计算采用上部结构施工模拟方式加载；具体步骤如下：
A、建立上部结构、地下基础、天然地基（1）和桩基（4）的整体计算模型，输入各单元的各种物理力学参数；其中天然地基（1）的物理力学参数按详细勘察钻孔提供数据分层输入，桩基（4）坐落在中风化岩上；形成空间计算模型；
B、根据施工模拟顺序对计算模型进行加载，实时监测桩基（4）、天然地基（1）和筏板（2）的应力和变形情况；在反复计算分析中，通过调整桩基（4）顶部预留变形量和桩基（4）直径，调整桩土间应力比，达到桩基（4）间天然地基（1）利用率合理，地基变形和筏板（2）应力满足设计要求；
C、根据最终优化结果进行桩基（4）设计，同时给定桩基（4）顶部预留间隙量S；桩基（4）顶部预留间隙量S的确定原则为：当S值给定时，天然地基（1）承载力应利用80%以上；桩基（4）承载力应为总工程地基承载力需要量50%以下；筏板（2）混凝土和钢筋（5）用量不超过优化设计前用量10%；
D、为防止筏板（2）浇筑时混凝土进入桩顶预留间隙内，桩基（4）顶部预留沉降间隙采用软材料填充层（3）进行填充，并预先测定填充软材料的压缩残留量；填充软材料压缩残留量计算由两部分组成，其一是筏板（2）混凝土浇筑时混凝土压力产生的压缩量，可以根据筏板（2）厚度计算压力；其二是桩其间天然地基（1）压缩时桩基（4）顶部压力产生压缩量，根据桩顶分配的应力计算；预留间隙量S是桩基（4）顶部预留变形量和上述两种压缩残留量之和。
3.根据权利要求2所述的一种复合地基的设计方法，其特征在于：所述的软材料填充层（3）的强度应满足混凝土浇筑时不产生明显变形。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105178277A (zh) * 2015-07-29 2015-12-23 中机国能电力工程有限公司 一种应用于特殊环境下的地基勘察、设计方法
CN107300501A (zh) * 2016-11-09 2017-10-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种土拱试验箱及土拱试验方法
CN114398733A (zh) * 2022-01-16 2022-04-26 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949239A (ja) * 1995-08-09 1997-02-18 Shimizu Corp 液状化対応基礎構造
CN1619065A (zh) * 2004-12-09 2005-05-25 天津大学 桩顶设置完全柔性桩垫的复合地基和复合桩基及其施工方法
JP2005320692A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Shimizu Corp 杭基礎およびその施工方法
JP2007262782A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Toda Constr Co Ltd 杭基礎構造およびその構築方法
CN101538867A (zh) * 2009-02-25 2009-09-23 叶长青 长-短桩复合地基逆作法施工方法
CN202530471U (zh) * 2012-04-18 2012-11-14 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 软土地基圆形煤场的复合桩基
CN203373763U (zh) * 2013-07-30 2014-01-01 大连市建筑设计研究院有限公司 一种复合地基

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949239A (ja) * 1995-08-09 1997-02-18 Shimizu Corp 液状化対応基礎構造
JP2005320692A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Shimizu Corp 杭基礎およびその施工方法
CN1619065A (zh) * 2004-12-09 2005-05-25 天津大学 桩顶设置完全柔性桩垫的复合地基和复合桩基及其施工方法
JP2007262782A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Toda Constr Co Ltd 杭基礎構造およびその構築方法
CN101538867A (zh) * 2009-02-25 2009-09-23 叶长青 长-短桩复合地基逆作法施工方法
CN202530471U (zh) * 2012-04-18 2012-11-14 中国电力工程顾问集团华东电力设计院 软土地基圆形煤场的复合桩基
CN203373763U (zh) * 2013-07-30 2014-01-01 大连市建筑设计研究院有限公司 一种复合地基

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李应保: "摩擦端承桩复合桩基设计研究", 《建筑结构》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105178277A (zh) * 2015-07-29 2015-12-23 中机国能电力工程有限公司 一种应用于特殊环境下的地基勘察、设计方法
CN107300501A (zh) * 2016-11-09 2017-10-27 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种土拱试验箱及土拱试验方法
CN107300501B (zh) * 2016-11-09 2020-05-19 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种土拱试验箱及土拱试验方法
CN114398733A (zh) * 2022-01-16 2022-04-26 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置
CN114398733B (zh) * 2022-01-16 2022-07-12 中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司 获取复合地基的桩顶位移调节器最优调平刚度的方法、装置

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