人工挖孔灌注樁和墩基礎設計比較

人工挖孔灌注樁和墩基礎設計比較人工挖孔灌注樁和墩基礎設計比較 人工挖孔灌注樁和墩基礎是設計人員在設計中常常用到的基礎形式 這兩種 基礎形式在概念 設計 受力機理等方面到底有些什么區(qū)別和聯(lián)系卻沒有進行過 對比和分析 本文僅從兩者的以上幾方面進行一些初步的探討和對比 然后通過 一個工程設計實例舉例進行說明 1 1 人工挖孔灌注樁和墩基礎的定義和受力機理人工挖孔灌注樁和墩基礎的定義和受力機理 所謂墩基礎是指 長度大于 3m 直徑不小于 800mm 且長度與墩身直徑比 小于 6 或長度與擴底直徑的比值小于 4 的獨立剛性基礎 墩身有效長度不宜超過 5m 人工挖孔灌注樁顧名思義是一種以人工挖孔位施工方式的大直徑灌注樁 其 樁身直徑 800mm 樁長不宜大于 40m 也不宜小于 6m 樁長度小于 6m 的按 照墩基礎考慮 樁長度雖然大于 6m 但樁長度 L 與擴底直徑 D 之比小于 3 的 仍然按照墩基礎進行設計 由此可見樁和墩基礎從構造上是以長度是否大于 6m 長度 L 與擴底直徑 D 之比是否大于 3 來區(qū)分的 從地基變形破壞機理上看兩種基礎是有區(qū)別的 從概念上說 中 小直徑樁 特別是摩擦樁地基的受力主要是由于土的剪切滑動 大直徑 包括擴底 樁的 Q S 曲線是緩慢變形的 其變形主要是土的體積壓縮 所以在墩基礎設計中 地 基承載力采用小直徑樁的端阻力值往往偏大 采用天然地基承載力特征值進行深 度往往偏小 所以在墩基礎的設計中一般采用修正后的地基承載力特征值或按抗 剪強度指標確定的地基承載力這種承載力的差別直接與樁徑 或擴底直徑 相關 樁的擴底直徑越大越接近天然基礎的承載力和破壞機制 這一點可以從大直徑 樁承載力計算中看出 2 2 人工挖孔灌注樁和墩基礎的設計計算方法對比人工挖孔灌注樁和墩基礎的設計計算方法對比 對大直徑 d 800 干作業(yè)樁豎向極限承載力標準值按下式計算 根據(jù)樁的類型不同 是否對土有擠密作用 是否對土有擾動 其基礎的承載 力也是不同的 以成都地區(qū)中密卵石地基為例 混凝土預制樁的極限端阻力標準 值可達到 8000 9000kpa 而沉管灌注樁只能達到 6400 8000kpa 鉆 沖 孔灌注樁只能達到 2000 2500kpa 人工挖孔灌注樁一般能達到 3500 5000kp a 對于大直徑擴底人工挖孔灌注樁 如果樁長不是很長 其承載力一般由樁端 阻力提供 樁側阻力所提供的承載力很小 幾乎可以忽略 這是因為 擴底段及 其上 2m 范圍內不可計入樁側阻力 這樣能夠計入側阻力的樁長實際上就很少了 以成都該項目為例 實際樁側阻力占總的樁承載力的百分比不足 2 完全可以 忽略 這樣樁的極限承載力計算可以簡化為下式 如果假設樁底擴大頭面積和天然地基基礎底面積相等 這樣天然基礎與樁基 礎的承載力的比較可以簡化為地基承載力的比較 值得注意的是 天然地基承載力計算公式中 上部荷載使用的是標準值 地 基承載力使用的是特征值 而樁基承載力計算公式中 上部荷載使用的是設計值 地基承載力使用的也是設計值 如果近似的認為上部荷載標準值與上部荷載設 計值之間的比值關系 k1大概為 1 25 1 30 之間 不考慮結構的重要性系數(shù) 這 樣天然地基承載力與樁基承載力的比較可以簡化為下列兩系數(shù)之間的比較 即 比較a b二者的差別即可看出天然地基和大直徑樁基的差別 也就是未經提 高的墩基礎承載力與大直徑樁基礎承載力的比較 在眾多參考資料和設計實例中 設計墩基礎時使用了 1 1 1 2 的提高系數(shù) 即考慮墩基礎為界于樁與天然基礎 之間的一種基礎形式 考慮其承載力的適當提高 3 3 工程實例對比工程實例對比 現(xiàn)在以成都高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)人民法院審判法庭綜合樓及成都高新技術產 業(yè)開發(fā)區(qū)檢察院綜合樓基礎設計為例 我們可以比較兩種基礎計算上的差別和聯(lián) 系 以下是兩種基礎在不同的擴底直徑下的承載力對比 根據(jù)地質報告 成都地 區(qū)地質條件基本情況 以中密卵石層為樁端持力層 中密卵石層的極限端阻值為 3800kpa 天然地基承載力特征值fak為 550 kpa 不考慮地基的寬度修正 僅 考慮地基的深度修正 該項目有地下室 埋深約為 12 8m 設地下水位約為室外 地面以下 2m 這樣修正后的地基承載力特征值fa約為 1118 kpa 即 a 值為 11 18 kpa b 值可按公式 9 計算 其中 p可按表 2 取 sp取 1 65 k1取 1 25 表 3 兩種地基承載力的對比 a kpa 118 1 21 51 82 02 2 擴底直徑 D m 1463 21358 31278 21234 11195 5 b kpa 2 52 83 03 23 4 1145 61103 21078 11055 11034 0 可以看出 對于大直徑樁與墩兩者的承載力差別不大 而對于小直徑的樁與 墩兩者的承載力差別就比較大了 而且直徑越小差別越大 表面上看 樁端承載 力比天然地基的承載力大很多 但是由于大直徑樁承載力的折減 兩者的差別減 小 這種差別也隨直徑的加大而越來越小 也就是說 隨著樁直徑的加大 其受 力性能越來越與天然基礎相接近 這從理論上也是合理的 而隨著直徑的減小 基礎的受力則越來越接近于樁 與天然基礎的受力機理差別就顯現(xiàn)出來了 事實 上 墩基礎和天然地基也有一定的差別 墩基礎