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桩基优化方法之桩基承载力利用率详细讲解

桩基优化 345 2020-12-23 11:13:36



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桩基承载力利用率及精细化设计

No.1


建筑物总荷载


1.1 建筑物结构总荷载-关注点

基础作用:将结构所承受的各种作用传递到地基上的下部结构。上部荷载取值保守,传递到桩的承载力有差异。


① 永久荷载:

结构自重、外加永久性的承重、非承重结构构件和建筑装饰构件的重量、土压力等。

② 可变荷载:

施加在结构上的自由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷载。

③ 偶然荷载:

爆炸力、撞击力,地震,台风雪崩等。

1.2 建筑物结构总荷载-建筑做法荷载取值关键点

标准建筑做法写到设计任务书内,

要求按标准建筑做法计算荷载。

注:板底抹灰等实际工程中不施工的在建筑做法内取消,不应计入荷载取值

1.3 建筑物结构总荷载-荷载变化对桩基承载力影响

要求按标准建筑做法计算荷载

注:板底抹灰等实际工程中不施工的在建筑做法内取消,不应计入荷载取值

论据:计算模型中,其他荷载取值一致,仅调整楼面恒载取值,二者差距0.1KN/m2,导致传递到桩的承载力差0.7%。如取消板底抹灰,荷载减少0.4KN/m2,影响桩基础成本降低8元/m2。


1.4 建筑物结构总荷载-荷载取值及复核

为保证设计院输入的荷载信息合理经济,制定荷载输入自查表进行管控。自检表分两部分:

1.设计要点把控;

2.所需资料清单;(如下图)


No.2


桩基总承载力


2.1 桩基础总承载力=∑各楼栋(或地下室)各种桩基础数量*相应桩型单桩竖向承载力特征值;

单桩竖向承载力特征值:在工作状态下桩所允许承受的最大荷载即为单桩竖向承载力的特征值;

单桩竖向极限承载力标准值:桩受到的土的极限抗力或桩所能承受的极限荷载即为其竖向抗压极限承载力;

单桩竖向承载力特征值=单桩竖向极限承载力标准值/2;


2.2 桩基础总承载力-地勘参数

1、地基承载力特征值: 建筑地基所允许的基础最大压力,基础给地基施加的压力如果大于该值,可能会发生过大变形。地基承载力特征值fak≥220kpa,理解成未经深宽度修正的地基土,每平方米可以承担220KN(相当于22吨)以上的重力,而不至于破坏。

2、桩周土摩擦力:  用于摩擦桩取值参数。

摩擦桩指的是指桩底位于较软的土层内,其轴向荷载由桩侧摩擦阻力和桩底土反力来支承,而桩侧摩擦阻力起主要支承作用的桩。

3、桩端土承载力:  用于端承桩取值参数。

端承桩是上部结构荷载主要由桩端阻力承受的桩。它穿过软弱土层,打入深层坚实土壤或基岩的持力层中。

4、抗拔系数:用于抗拔桩取值参数。

抗拔系数=桩抗拔极限承载力/抗压极限承载力,利用抗压侧阻力确定抗拔侧阻力时,须引入抗拔系数加以折减。


地基承载力特征值、桩周土摩擦力、桩端土承载力、抗拔系数参数均是越大越有利

招标阶段-通过对标周边地块地勘参数,要求地勘院调整,得到较为准确的清单工程量

试桩检测结果完成时,要求地勘院根据试桩检测结果调整参数!


2.3 桩基础精细化设计

由设计院提供桩身参数表,我方复核(下图示例)

在桩身参数表中找到对应抗压强的混凝土强度、成桩工艺系数和配筋率,核查是否有超配的情况

成桩系数:0.75参范围要求取的中值,偏保守


1、在长细比满足规范要求(长细比≤100)情况下,同等竖向承载力优选桩径小、混凝土强度高的桩基础减少工程量;

如桩长在60m以内时,选择C40Φ600钻孔桩,承载力基本等同于C30Φ700钻孔桩;

2、对于同一栋楼设计桩型时运用价值工程进行取舍:

a、充分利用荷载增加桩型,减少工程桩工程量的同时须承担增加桩型多产生的检测费用、增加检测工期;

b、桩长平均值按保守最长的桩长取值,桩型少,检测数量少缩短检测工期;

3、检查钢筋笼主筋规格与数量是否存在超配现象;

4、检查钢筋笼长度是否存在超配现象:

a、抗压桩钢筋笼长度为桩长2/3;

b、抗拔桩L1段钢筋笼长度为桩长2/3,L2段钢筋笼长度为桩长1/3,抗拔桩L2段主筋数量常规为L1段50%。

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桩基承载力利用率优化案例


2.1 初稿桩型选择

经估算,初稿方案4860万元,总建筑面积单方223元/m2,建面单方造价在当地属于中等偏高水平。


2.2 桩型优化

通过深入调研当地常用桩基础形式,并结合场地地质情况,对项目桩基础形式进行分析,优化桩型如下:

2.3 桩基承载力利用率复核

桩基承载力利用率=建筑物结构总荷载/桩基础的总承载力

一般判断桩基设计经济合理的方法是复核桩基承载力利用率,如果桩基承载力利用率≧85%,则较合理。


根据设计院提供的资料,本项目的桩基承载力利用率为48%<85%,指标显示桩基设计承载力低,不经济。


2.4 原因分析及纠偏

原因分析:

1、根据以往经验地勘中间报告提供的技术参数较保守。

2、设计院结构总荷载正常,布桩过于保守。


纠偏:

1、协同地勘单位一起拜访周边地块收集住宅项目地勘报告,经对标三个项目,地基土力学参数均与周边项目类似。约谈地勘单位领导,以对标项目参数为依据我司要求地勘单位调整参数;

2、地勘单位调整后地基土力学参数在中间报告基础上提高约5%依然偏于保守,且不愿意再进行调整,决定暂缓待试桩破坏性试验检测结果完成后再次要求地勘单位调整参数;

3、协同工程部一起催检测中心尽快完成检测出具设计试桩破坏性试验检测报告;

4、协同设计部要求设计院重新布桩,压缩富余量。


调整地勘参数:

根据试桩静载荷试验结果,要求地勘单位对地基土力学参数进行调整,调整后桩端、桩侧阻力特征值在中间报告基础上提高约7%-30%不等。调整前后的地基土力学参数变化详见下表:

2.5 优化结果

经过图纸会审后,最终优化后的工程桩总价约为3481万元,每延米造价为160元/m2,在当地已达到合理先进水平。较原方案节约了1379万元,优化率28%,优化方案减少总建面单方63元/m2。如下表:

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反思总结


Who-谁来做桩基础优化?

1、招专业过硬,有责任心,具有经营意识的结构设计负责人,结构设计负责人主推桩基础优化,成本配合测算;

2、引入结构优化设计单位,成本介入过程讨论分析;

3、成本人员了解管控关键点,引导桩基础优化。


When-什么时候介入桩基础优化?

1、拿地前调研项目周边常用桩基础形式,拿地测算时做初步预判;

2、拿地后收集周边地块的地勘报告、桩基础方案;

3、地质勘察时与地勘单位、设计院探讨桩基础选型方向;

4、设计院初稿方案完成时要进行经济性测算分析到优化方案落地。

How-怎么做桩基础优化?

1、深入了解当地常用桩基础形式,研究场地地质特点;

2、项目部、各职能、设计院沟通一致,进行方案优化;

3、通过优化桩基础选型来节省费用;

4、通过验证桩基承载利用率进行优化桩承载力与数量来节省费用;

5、通过精细化设计来节省费用。



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