筏板基础埋深及承载力的确定[1]_筏板基础承载力计算

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筏板基础埋深及承载力的确定

天然筏板基础属于补偿性基础, 因此地基的确定有两种方法.一是地基承载力设计值的直接确定法.它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值, 并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等)与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性.二是按照补偿性基础分析地基承载力.例如: 某栋地上28 层、地下2 层(底板埋深10m)的高层建筑, 由于将原地面下10m 厚的原土挖去建造地下室, 则卸土土压力达180kpa, 约相当于11 层楼的荷载重量;如果地下水位为地面下2m , 则水的浮托力为

80kpa, 约相当于5 层楼的荷载重量, 因此实际需要的地基承载力为14 层楼的荷载.即当地基承载力标准值f ≥ 250kpa 时就能满足设计要求, 如果筏基底板适当向外挑出, 则有更大的可靠度.2 筏板基础上分布不均匀而引起筏板基础各部分的差异沉降较大时, 可综合考虑采用以下处理

措施:

(1)将出露地质较差的土层挖出一部分, 换填低强度等级的素混凝土形成素混凝土厚垫块, 以改变和调整地基的不均匀变形.也可以采用“换填法”, 垫层采用碎石、卵石等材料, 经碾压或振密处理, 提高基础的承载能力;(2)调整上部结构荷载或柱网间距, 减小基底压力差;

(3)调整筏板基础形状和面积, 适当设置悬臂板, 均衡和降低基底压力;

(4)加强底板的刚度和强度, 在大跨度柱间设置加强板带或暗梁等.筏板基础抗浮锚杆的设置

不少设计人员担心地下水位对底板的浮托力而设置抗拔锚杆, 在这里作如下分析和讨论.(1)施工过程中浮托力的产生是由于基坑内积水(雨水和施工用水或地下水渗透)所致;浮托力的大小与地下室的体积和基坑内积水高度有关.因此, 只要能在地下室施工过程中有序排水或限制水位, 在基础底板底以下就不会产生浮托力.(2)地下室上浮是因为地下室结构及上部结构的荷载重量不足以克服地下水的浮力, 当筏板基础底板上的结构重量大于实际上浮力后, 整个基础结构就能稳定.因此在地下室和地面上相应有限几层的结构完成后, 就可以克服地下水的上浮力, 不需要在整个施工过程中对水位保持警惕.(3)在计算地下水的浮托力时因注意: 筏基底板所承受的浮托压力只是底板与地基岩土的缝隙水压力、孔隙水压力, 板承受的浮托力与地基岩土的缝隙发育程度、孔隙率有关, 其实际压力强度小于静水压强.其次, 底板的水承压面积并非全部.由于底板与地基岩土已粘结成整体,因而能提供一定的粘结(抗拔)力.有关试验资料认为有效粘结面积占底板面积最小比率为

K = 50% , 而粘结强度最低为250kpa(相当于砌体与M 10 沙浆间的抗拉力).K 值是一重要因素, 应通过试验确定.浮托力的估算: 当K = 50%～ 100% 时,如地下水位为-2.0m 的10m 深地下2 层的基坑, 当底板厚度1 600mm , 顶板单位荷重为1 600kg, 则单位面积的浮托力T 和地下室结构重量W 分别为:

T = 80×(50%～ 100%)

= 40.0 kpa～ 80.0kpa

W = 1.6×25+ 16×2= 72.0kpa

从以上分析和讨论可见, 即使按K = 1 计算使浮托力T 最大, T 与W 的差值也只有8.0kpa, 待地面上再施工1～ 2 层后, 就能保持整体平衡, 因此只要在地下室施工过程中能保持基坑干燥, 基础和地下室结构及地上2 层结构施工完成后, 就可放弃对地下水位的监测, 从施工过程来看是无需设置抗浮锚杆的。对于一些地下室较大、较深而地面以上结构层数不多的建筑, 则应根据上述总体平衡的原则计算确定抗浮锚杆.对于地下室面积较大而主体塔楼面积较小的建筑, 应验算裙房部位的浮托力能否与结构自重相平衡, 否则也应设置抗浮锚杆.在底板配筋设计时应注意到由于水的浮托力使底板产生的弯矩, 当板下不设置抗浮锚杆时应全面考虑浮托力产生的弯矩, 当底板设置抗浮锚杆后则可适量减少底板的配筋量.