[發(fā)明專利]一種復合地基及其設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310325174.0
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103388342A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 王立長;邱旭光;左清林;李志會;劉楠;曲鑫蕃;陳廣遠;張少偉;任全增;趙曉煦;肖金勇;劉文武;趙延利
• 申請（專利權(quán)）人: 大連市建筑設計研究院有限公司
• 主分類號: E02D27/12
• 分類號: E02D27/12;E02D27/01;E02D27/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發(fā)明涉及一種房屋建筑工程中的復合地基施工技術，特別是一種復合地基及其設計方法。

背景技術

在建筑工程實踐中，當天然地基承載力不能足設計要求時，有時采用復合地基即部分土體被人工增強或被置換，形成由地基土和豎向增強體共同承擔荷載的復合地基。目前國內(nèi)復合地基應用均在天然地基土承載力較低、變形較大時，采用砂石樁、水泥粉煤灰碎石樁、夯實水泥土樁、水泥土攪拌樁、施噴樁、灰土樁碎石沖擴樁和混凝土剛性樁等方法來處理地基，使復合處理后地基承載力達到設計要求。

本發(fā)明涉及的技術是在強風化巖土地基上建造超高層建筑，設計所需要的地基承載力很高，雖然強風化巖土的承載力較高，但不能滿足設計要求，需要進行人工處理。通常情況下，這種處理方法需要采用人工樁基。現(xiàn)有的復合地基做法是天然地基與人工豎向增強體（樁）通過基礎筏板同時受壓。這種做法實踐證明結(jié)果是天然地基利用效率很低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種可以有效增大天然地基的利用效率，節(jié)約工程造價和縮短施工工期的復合地基及其設計方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種復合地基，包括天然地基、筏板、軟材料填充層和樁基，所述的樁基固定在天然地基當中，樁基內(nèi)的豎向鋼筋不伸出樁基頂部，樁基的頂部和筏板之間有軟材料填充層。

一種復合地基的設計方法，包括以下步驟：

采用ABAQUS大型有限元程序?qū)μ烊坏鼗蜆痘鶚?gòu)成的復合地基進行計算分析，并將復合地基以上的上部結(jié)構(gòu)包括在整體計算模型中；天然地基和樁基采用塊體單元，天然地基壓縮模量根據(jù)地勘報告數(shù)值采用；整體計算采用上部結(jié)構(gòu)施工模擬方式加載；具體步驟如下：

A、建立上部結(jié)構(gòu)、地下基礎、天然地基和樁基的整體計算模型，輸入各單元的各種物理力學參數(shù)；其中天然地基的物理力學參數(shù)按詳細勘察鉆孔提供數(shù)據(jù)分層輸入，樁基坐落在中風化巖上；形成空間計算模型；

B、根據(jù)施工模擬順序?qū)τ嬎隳Ｐ瓦M行加載，實時監(jiān)測樁基、天然地基和筏板的應力和變形情況；在反復計算分析中，通過調(diào)整樁基頂部預留變形量和樁基直徑，調(diào)整樁土間應力比，達到樁基間天然地基利用率合理，地基變形和筏板應力滿足設計要求；

C、根據(jù)最終優(yōu)化結(jié)果進行樁基設計，同時給定樁基頂部預留間隙量S；樁基頂部預留間隙量S的確定原則為：當S值給定時，天然地基承載力應利用80%以上；樁基承載力應為總工程地基承載力需要量50%以下；筏板混凝土和鋼筋用量不超過優(yōu)化設計前用量10%；

D、為防止筏板澆筑時混凝土進入樁頂預留間隙內(nèi)，樁基頂部預留沉降間隙采用軟材料填充層進行填充，并預先測定填充軟材料的壓縮殘留量；填充軟材料壓縮殘留量計算由兩部分組成，其一是筏板混凝土澆筑時混凝土壓力產(chǎn)生的壓縮量，可以根據(jù)筏板厚度計算壓力；其二是樁其間天然地基壓縮時樁基頂部壓力產(chǎn)生壓縮量，根據(jù)樁頂分配的應力計算。預留間隙量S是樁基頂部預留變形量和上述兩種壓縮殘留量之和。

本發(fā)明所述的填充軟材料的強度應滿足混凝土澆筑時不產(chǎn)生明顯變形。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明屬于巖土與樁共同工作領域技術，通過在樁基頂部預留一定沉降間隙，當建筑上部荷載通過筏板基礎施壓在天然地基上時，首先壓縮樁基間的天然地基，當樁基間的天然地基充分受壓產(chǎn)生變形量達到樁頂預留的沉降間隙量后，基礎筏板與樁基接觸，從而樁基與天然地基共同受壓，使樁基和天然地基復合后地基承載力和變形達到設計要求。本發(fā)明充分利用樁基間的天然地基的承載能力，有效減少人工樁基用量，從而降低工程造價和工期。

2、根據(jù)本發(fā)明提供技術，在實際工程的場地條件下，樁基和天然地基的應力比為2:10左右，而采用傳統(tǒng)技術，這個比例明為10:2，與傳統(tǒng)技術相比，明顯降低工程造價，節(jié)省工期。通過與傳統(tǒng)技術設計對比，樁基數(shù)量、樁身混凝土用量以及樁施工難度產(chǎn)生很大變化，這部分工程直接費節(jié)約50%，縮短工期40余天。

3、本發(fā)明的樁基鋼筋不進入筏板內(nèi)，因此不需要褥墊層調(diào)節(jié)樁土應力分布。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖4張，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖。

圖2是上部建筑剖面圖。

圖3是上部建筑首層結(jié)構(gòu)布置圖。

圖4是本發(fā)明的樁土應力比例示意圖。

圖中：1、天然地基，2、筏板，3、軟材料填充層，4、樁基，5、鋼筋。

工程背景情況