本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮土體應(yīng)力歷史的采用復(fù)合地基模式預(yù)測(cè)超長(zhǎng)群樁沉降量的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

目前巖土工程中超長(zhǎng)群樁沉降分析方法的研究較少，通常參照常規(guī)樁基沉降分析方法。常規(guī)樁基沉降分析方法大多基于等代墩基法或彈性半空間內(nèi)荷載作用引起附加應(yīng)力的線性疊加法，不能考慮超長(zhǎng)樁顯著的樁身壓縮變形和樁間土的荷載分擔(dān)作用，也沒(méi)有考慮地質(zhì)成因或基坑開挖卸荷等引起的土體應(yīng)力歷史因素對(duì)超長(zhǎng)樁沉降計(jì)算的影響，計(jì)算得到的沉降較實(shí)際結(jié)果普遍偏大，且計(jì)算方法復(fù)雜，不便于工程應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種采用復(fù)合地基模式預(yù)測(cè)超長(zhǎng)群樁沉降量的計(jì)算方法，該計(jì)算方法將超長(zhǎng)群樁沉降量分為樁土復(fù)合體的豎向壓縮變形和樁端以下土體壓縮變形兩部分，在計(jì)算樁端以下壓縮量時(shí)考慮地質(zhì)成因或基坑開挖等引起的土體應(yīng)力歷史變化并采用傳統(tǒng)的分層總和法計(jì)算。

本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種采用復(fù)合地基模式預(yù)測(cè)超長(zhǎng)群樁沉降量的計(jì)算方法，涉及自下而上依次設(shè)置的超長(zhǎng)群樁、筏板以及上部結(jié)構(gòu)，其特征在于所述計(jì)算方法包括如下步驟：

(1)計(jì)算所述超長(zhǎng)群樁的樁身壓縮量sp；

(2)計(jì)算所述超長(zhǎng)群樁樁端以下各土層內(nèi)的附加應(yīng)力σzi，將附加應(yīng)力σzi與相應(yīng)土層內(nèi)的土體前期固結(jié)壓力pci和初始有效應(yīng)力poi之差進(jìn)行比較；

若σzi＜pci-p0i，則所述超長(zhǎng)群樁的樁端以下土體壓縮量ss為：

若σzi＞pci-p0i，則所述超長(zhǎng)群樁的樁端以下土體壓縮量ss為：

式中，

σzi為第i層土的附加應(yīng)力；

pci為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上的前期固結(jié)壓力，為土體歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的最大有效壓力；

p0i為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上的初始有效應(yīng)力，在考慮基坑開挖卸荷效應(yīng)時(shí)，將開挖卸荷并施加底板荷載后的土體有效應(yīng)力狀態(tài)作為初始有效應(yīng)力；

hi為第i層土的厚度；

e0i為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上對(duì)應(yīng)于p0i值的初始孔隙比；

csi為第i層土的回彈指數(shù)；

cci為第i層土的壓縮指數(shù)；

(3)計(jì)算所述超長(zhǎng)群樁的總沉降量sg，計(jì)算式為：

sg＝sp+ss

式中，sp為所述超長(zhǎng)群樁的樁身壓縮量；ss為所述超長(zhǎng)群樁的樁端以下土體壓縮量。

步驟(1)中，所述超長(zhǎng)群樁的樁身壓縮量sp的計(jì)算式為：

式中，

α為所述超長(zhǎng)群樁的端阻比；

p為所述超長(zhǎng)群樁中基樁所承擔(dān)的工作荷載；

l為所述超長(zhǎng)群樁的樁身長(zhǎng)度；

ep為所述超長(zhǎng)群樁的樁身單軸抗壓彈性模量；

ap為所述超長(zhǎng)群樁的樁身橫截面積。

所述超長(zhǎng)群樁樁端以下土體內(nèi)的附加應(yīng)力σz的計(jì)算式為：

式中，

α為所述超長(zhǎng)群樁的端阻比；

q為扣除浮力后施加在所述超長(zhǎng)群樁上的上部結(jié)構(gòu)總荷載，對(duì)應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合；

ag為所述超長(zhǎng)群樁的外包面積；

i1為作用在所述筏板底面的(1-α)q荷載部分引起的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力系數(shù)；

i2為作用在所述超長(zhǎng)群樁樁端平面的αq荷載部分引起的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力系數(shù)。

i1為作用在所述筏板底面的(1-α)q荷載部分引起的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力系數(shù)，若(1-α)q荷載部分在所述筏板底面呈矩形分布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為泊松比；

a為矩形均布荷載的長(zhǎng)；

b為矩形均布荷載的寬；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

若(1-α)q荷載部分在所述筏板底面呈圓形均布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為泊松比；

a為圓形均布荷載面的半徑；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

i2為作用在所述超長(zhǎng)群樁樁端平面的αq荷載部分引起的附加應(yīng)力的附加應(yīng)力系數(shù)，若αq荷載部分在所述超長(zhǎng)群樁樁端平面呈矩形分布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為泊松比；

a為矩形均布荷載的長(zhǎng)；

b為矩形均布荷載的寬；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

若αq荷載部分在所述超長(zhǎng)群樁樁端平面呈圓形均布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為泊松比；

a為圓形均布荷載面的半徑；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

所述超長(zhǎng)群樁是指針對(duì)軟土地區(qū)工程樁長(zhǎng)度不低于50m且長(zhǎng)徑比不低于60的建筑樁基，或是指針對(duì)軟土地區(qū)工程樁長(zhǎng)度不低于50m的橋梁、港口樁基。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，比較充分考慮土體自然沉積和深基坑土方開挖等土體應(yīng)力歷史對(duì)超長(zhǎng)群樁沉降的影響，將超長(zhǎng)群樁與樁間土簡(jiǎn)化為樁土復(fù)合加強(qiáng)體來(lái)考慮超長(zhǎng)樁與樁間土的荷載分擔(dān)及共同作用，計(jì)算中考慮超長(zhǎng)樁壓縮模量的非線性變化和樁基側(cè)摩阻力沿樁身三角形分布的樁身壓縮變形，且參照施加荷載后應(yīng)力狀態(tài)與先期固結(jié)壓力關(guān)系，采用回彈模量或壓縮模量根據(jù)分層總和法估算樁端以下土體壓縮變形量，估算結(jié)果與實(shí)測(cè)沉降差異小，不需要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行任何經(jīng)驗(yàn)修正，較好的解決按照規(guī)范方法估算的超長(zhǎng)群樁最終沉降量遠(yuǎn)大于實(shí)測(cè)值的弊端，計(jì)算機(jī)理明確，貼合樁基實(shí)際受力過(guò)程，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便易掌握，便于實(shí)際工程應(yīng)用，具有良好的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中復(fù)合地基模式計(jì)算示意圖；

圖2為本發(fā)明中考慮土體應(yīng)力歷史的土體壓縮曲線示意圖；

圖3為本發(fā)明中超長(zhǎng)群樁施工至基坑筏板澆筑的施工步驟示意圖；

圖4為本發(fā)明中上部結(jié)構(gòu)的施工步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-4，圖中標(biāo)記1-4分別為：筏板1、樁土復(fù)合加強(qiáng)體2、超長(zhǎng)群樁3、上部結(jié)構(gòu)4。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例具體涉及一種考慮土體應(yīng)力歷史的采用復(fù)合地基模式預(yù)測(cè)超長(zhǎng)群樁沉降量的計(jì)算方法，該計(jì)算方法將超長(zhǎng)群樁沉降量分為樁土復(fù)合體的豎向壓縮變形和樁端以下土體壓縮變形兩部分，其中，樁土復(fù)合體的豎向壓縮變形等于樁身壓縮量sp，可按照樁的一維線彈性或非線性彈性變形分析方法計(jì)算；樁端以下土體壓縮變形考慮地質(zhì)成因或基坑開挖等引起的土體應(yīng)力歷史變化并采用傳統(tǒng)分層總和法計(jì)算獲得樁端以下土體壓縮量ss；將樁身壓縮量sp與樁端以下土體壓縮量ss相加即為超長(zhǎng)群樁的沉降量。該計(jì)算方法具體包括如下步驟：

(一)充分分析軟土地區(qū)超長(zhǎng)群樁土體的應(yīng)力歷史影響：

1)受地質(zhì)成因影響，如下表1所示，上海地區(qū)第②、⑥、⑧、⑩、(12)等粘性土層具有顯著的超固結(jié)特征。如圖2所示，對(duì)于超固結(jié)土，若在附加應(yīng)力作用下當(dāng)前應(yīng)力小于pc，其受力變形狀態(tài)將處于e～lgp曲線上的回彈再壓縮段；若在附加應(yīng)力作用下當(dāng)前應(yīng)力超過(guò)pc后則將進(jìn)入e～lgp曲線上的正常壓縮段；在同樣的附加應(yīng)力增量δpi作用下，按照正常壓縮曲線計(jì)算的土體壓縮量較按照回彈曲線計(jì)算的結(jié)果大許多，故對(duì)超固結(jié)土的沉降估算應(yīng)充分考慮土體應(yīng)力歷史的影響。

表1：上海地區(qū)代表性黏性土層的超固結(jié)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2)為了充分考慮土體應(yīng)力歷史，如圖3、4所示，將本實(shí)施例中的超長(zhǎng)群樁實(shí)際受力歷程分解如下：(a)超長(zhǎng)群樁2施工完成，土方未開挖；(b)基坑開挖到底完成卸載，降水至筏板1底面下；(c)施加筏板1自重荷載；(d)施加上部結(jié)構(gòu)4的荷載補(bǔ)償開挖卸載部分；(e)繼續(xù)施加剩余的上部結(jié)構(gòu)4的荷載。

深基坑開挖卸荷在坑底土體內(nèi)產(chǎn)生卸荷應(yīng)力，改變了土體初始應(yīng)力場(chǎng)，使原本處于正常固結(jié)狀態(tài)下的粘性土土體處于事實(shí)上的超固結(jié)狀態(tài)，或使原本處于超固結(jié)狀態(tài)的粘性土超固結(jié)比增大。上部結(jié)構(gòu)荷載施加后，坑底以下受卸荷影響范圍內(nèi)的土體處于回彈再壓縮狀態(tài)，而針對(duì)上海地區(qū)深基坑回彈問(wèn)題的有關(guān)研究表明，基坑卸荷回彈最大影響深度可達(dá)2.5倍～3倍開挖深度，第⑥層硬粘土層及第⑦層砂性土層的剛度在一定程度上抑制了回彈影響深度，極顯著影響范圍在坑底下0.45倍開挖深度內(nèi)，在超長(zhǎng)樁群3沉降量計(jì)算時(shí)要對(duì)這一部分回彈再壓縮變形予以適當(dāng)考慮。

(二)如圖1所示，將超長(zhǎng)群樁2與樁間土簡(jiǎn)化成復(fù)合加強(qiáng)的整體地基共同承擔(dān)荷載，樁和樁間土變形協(xié)調(diào)，建筑物荷載包括樁土復(fù)合加強(qiáng)體3直接分擔(dān)的部分和通過(guò)樁端直接傳遞到樁端以下土體的部分，第一部分荷載作用于復(fù)合加強(qiáng)體3頂面，第二部分作用于樁端平面。

(三)樁身壓縮量sp的計(jì)算：

如圖1所示，樁身壓縮變形量等于樁土復(fù)合加強(qiáng)體3的豎向壓縮變形，依據(jù)超長(zhǎng)樁的單軸壓縮彈性模量隨荷載增大呈指數(shù)關(guān)系降低，在考慮模量變化并按照樁基側(cè)摩阻力沿樁身分布或考慮一定樁端阻力發(fā)揮后，根據(jù)虎克定律計(jì)算超長(zhǎng)群樁的樁身壓縮量sp，計(jì)算式為：

式中，

α為超長(zhǎng)群樁2的端阻比，對(duì)超長(zhǎng)群樁2通常在3％～6％之間，一般不超過(guò)10％，當(dāng)沒(méi)有實(shí)測(cè)資料參考時(shí)，可取α＝0.1；

p為超長(zhǎng)群樁2中基樁所承擔(dān)的工作荷載(kn)；

l為超長(zhǎng)群樁2的樁身長(zhǎng)度(m)；

ep為超長(zhǎng)群樁2的樁身單軸抗壓彈性模量(mpa)；

ap為超長(zhǎng)群樁2的樁身橫截面積(m²)。

(四)樁端以下土體壓縮量ss計(jì)算：

樁端以下土體壓縮量ss考慮地質(zhì)成因或基坑開挖等引起的土體應(yīng)力歷史因素的影響，按照土體中均布荷載作用的mindlin應(yīng)力解計(jì)算附加應(yīng)力σz，后參照施加荷載后應(yīng)力狀態(tài)與初始應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系，采用回彈模量或壓縮模量根據(jù)分層總和法估算土體壓縮變形量；

(1)首先計(jì)算超長(zhǎng)群樁樁端以下土體內(nèi)的附加應(yīng)力σz，如圖1所示，該附加應(yīng)力σz的計(jì)算包括兩個(gè)部分，其一是(1-α)q荷載部分作用在筏板1底面引起的附加應(yīng)力σza，附加應(yīng)力σza自筏板1底面起算；其二是作用于樁端平面的αq荷載部分引起的附加應(yīng)力σzb，附加應(yīng)力σzb自樁端平面起算；兩部分附加應(yīng)力可按照土體內(nèi)均布荷載作用的mindlin應(yīng)力解計(jì)算，具體的計(jì)算式為：

式中，

α為超長(zhǎng)群樁2的端阻比，對(duì)超長(zhǎng)群樁2通常在3％～6％之間，一般不超過(guò)10％，當(dāng)沒(méi)有實(shí)測(cè)資料參考時(shí)，可取α＝0.1；

q為扣除浮力后超長(zhǎng)群樁2上方的上部結(jié)構(gòu)4的總荷載，對(duì)應(yīng)荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合；

ag為超長(zhǎng)群樁2的外包面積；

i1為作用在筏板1底面的(1-α)q荷載部分引起的附加應(yīng)力σza的附加應(yīng)力系數(shù)；

i2為作用在超長(zhǎng)群樁2樁端平面的αq荷載部分引起的附加應(yīng)力σzb的附加應(yīng)力系數(shù)。

(1-α)q荷載部分作用在筏板1底面，對(duì)形狀規(guī)則的筏板1可等效為圓形或正方形、矩形；αq荷載部分作用在超長(zhǎng)群樁2樁端平面，αq可按照筏板外包面積視作作用于樁端平面的均布力；上述的附加應(yīng)力系數(shù)i1或i2的計(jì)算公式根據(jù)矩形分布荷載或是圓形分布荷載選擇不同的計(jì)算公式；

對(duì)于矩形分布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為土的泊松比；

a為矩形均布荷載的長(zhǎng)；

b為矩形均布荷載的寬；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

對(duì)于圓形均布荷載，則計(jì)算式為：

式中，

v為土的泊松比；

a為圓形均布荷載面的半徑；

z為荷載中心線下點(diǎn)到地面的距離；

d為荷載面的深度；

(2)將各土層附加應(yīng)力σzi與相應(yīng)土層內(nèi)的土體前期固結(jié)壓力pci和初始有效應(yīng)力p0i之差進(jìn)行比較；

若σzi＜pci-p0i，則超長(zhǎng)群樁2的樁端以下土體壓縮量ss為：

若σzi＞pci-p0i，則超長(zhǎng)群樁2的樁端以下土體壓縮量ss為：

式中，

σzi為第i層土的附加應(yīng)力；

pci為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上的前期固結(jié)壓力，為土體歷史上曾經(jīng)受到過(guò)的最大有效壓力，需要說(shuō)明的是，根據(jù)勘察報(bào)告土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表查詢不同土層的先期固結(jié)壓力，即前期固結(jié)壓力為可查詢到的已知值；

p0i為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上的初始有效應(yīng)力，在考慮基坑開挖卸荷效應(yīng)時(shí)，將開挖卸荷并施加底板荷載后的土體有效應(yīng)力狀態(tài)作為初始有效應(yīng)力，需要說(shuō)明的是，根據(jù)勘察報(bào)告土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表查詢上覆土層厚度和容重計(jì)算不同深度土體的自重應(yīng)力，根據(jù)勘察報(bào)告土層物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)表查詢上覆土層厚度和容重計(jì)算不同深度土體的自重應(yīng)力，即初始有效應(yīng)力為可計(jì)算的數(shù)值；

hi為第i層土的厚度；

e0i為第i層土的土體壓縮曲線e～lgp上對(duì)應(yīng)于p0i值的初始孔隙比；

csi為第i層土的回彈指數(shù)；

cci為第i層土的壓縮指數(shù)；

(五)計(jì)算超長(zhǎng)群樁2的總沉降量sg，計(jì)算式為：

sg＝sp+ss

式中，sp為超長(zhǎng)群樁2的樁身壓縮量；ss為超長(zhǎng)群樁2的樁端以下土體壓縮量。

需要說(shuō)明的是，本案中所述的超長(zhǎng)群樁是指針對(duì)軟土地區(qū)工程樁長(zhǎng)度不低于50m且長(zhǎng)徑比不低于60的建筑樁基，或是指針對(duì)軟土地區(qū)工程樁長(zhǎng)度不低于50m的橋梁、港口樁基。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例以“某中心大廈”為例，對(duì)考慮土體應(yīng)力歷史的采用復(fù)合地基模式預(yù)測(cè)超長(zhǎng)群樁沉降量的方法進(jìn)行具體說(shuō)明。

(一)項(xiàng)目概況

該大廈主樓共122層，高632m，總建筑面積約為57.6萬(wàn)m²，主樓底板面積8684m²，巨形框架核心筒結(jié)構(gòu)，核心筒面積約1936m²，采用樁筏基礎(chǔ)，筏板(即底板)的平面為八角形，筏板厚度為6m，埋深為30.5m。

超長(zhǎng)群樁分為a、b兩種樁型：樁a長(zhǎng)度86m，有效長(zhǎng)度56m，位于核心筒中間區(qū)，樁數(shù)247根，樁端后注漿；樁b長(zhǎng)度82m，有效長(zhǎng)度52m，位于擴(kuò)展區(qū)域，樁數(shù)700根，樁端后注漿。樁身采用c45鋼筋混凝土，單樁承載力特征值均為10000kn，樁端持力層均采用⑨2-1層灰色粉砂層。核心筒內(nèi)采用樁a，梅花形布置，樁距為3d，核心筒外面采用樁b，樁距為3～4d。

上部結(jié)構(gòu)傳遞至筏板頂部的荷載為：恒載標(biāo)準(zhǔn)值6500000kn，活載標(biāo)準(zhǔn)值1500000kn，筏板自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值150kpa。計(jì)算超長(zhǎng)群樁沉降量時(shí)，采用荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合。建筑物筏板近似為等邊8角形，可按照等效圓進(jìn)行處理，等效圓直徑為105m，即荷載作用范圍半徑a＝52.5m，等效距徑比sa/d約為3.03。

表2：某中心大廈樁端以下土層部分特征參數(shù)

由于基坑開挖深度最深達(dá)30m，且建筑物沉降自筏板施工完畢后開始觀測(cè)，故分析中考慮筏板荷載自重補(bǔ)償基坑開挖引起的卸荷效應(yīng)，參見附圖3、4所示。

工況1：基坑開挖到底：降水至筏板底面下，坑底總卸載量約540kpa；

工況2：施加筏板自重荷載約150kpa；

工況3：施加結(jié)構(gòu)荷載補(bǔ)償開挖卸載部分，其中結(jié)構(gòu)荷載施加量約390kpa；

工況4：施加剩余的上部結(jié)構(gòu)荷載約450kpa。

(二)復(fù)合地基模式計(jì)算超長(zhǎng)群樁的沉降量

根據(jù)某中心大廈施工記錄，沉降觀測(cè)起點(diǎn)是筏板施工完畢開始。此時(shí)基坑內(nèi)地下水位維持在筏板底面下。通常在沉降分析中，將扣除開挖補(bǔ)償部分的總荷載作為沉降計(jì)算的荷載水平，其計(jì)算沉降實(shí)際上相當(dāng)于：在筏板及結(jié)構(gòu)荷載施加到可以將開挖的土體荷載進(jìn)行補(bǔ)償或平衡、且地下水位恢復(fù)到原始狀態(tài)為起點(diǎn)，至沉降最終穩(wěn)定為終點(diǎn)，在這一區(qū)間內(nèi)建筑物所發(fā)生的沉降量。

顯然，實(shí)測(cè)沉降與常規(guī)的計(jì)算沉降起點(diǎn)并不相同。實(shí)測(cè)工況比計(jì)算工況多了補(bǔ)償所有開挖荷載前可能引起的沉降部分。對(duì)超長(zhǎng)群樁的實(shí)測(cè)和計(jì)算沉降進(jìn)行對(duì)比時(shí)，設(shè)定相同工況是對(duì)比的前提。故對(duì)某中心大廈的沉降分析，需要考慮以下情況：①基坑開挖后土體應(yīng)力狀態(tài)；②地質(zhì)成因方面的應(yīng)力歷史因素影響；③在補(bǔ)償所有開挖荷載前筏板與結(jié)構(gòu)荷載可能引起的沉降量。以下分別展開敘述：

(1)筏板自重引起的沉降量估算

由于筏板及地下結(jié)構(gòu)施工期間持續(xù)降水，筏板不承受浮力作用，按照筏板荷載150kpa施加，則基樁平均工作荷載約1375kn。在這一荷載水平下，筏板下樁土變形以樁身和樁間土的回彈再壓縮為主。根據(jù)單樁試樁成果：當(dāng)樁頂荷載為3000kn時(shí)，樁身在3/4l內(nèi)有側(cè)摩阻力發(fā)揮，并在埋深40～50m之間側(cè)摩阻力達(dá)到最大值，下部l/4無(wú)側(cè)摩阻力發(fā)揮。因此，可僅考慮樁身壓縮量且有效樁長(zhǎng)約3/4l，估算底板荷載作用下樁頂平均沉降量為：

式中，p＝1341kn；l＝56m(a型樁)或52m(b型樁)；ep＝33500mpa(c45)；

a＝3.14×1×1/4＝0.785m²；可以得到：

s⁽¹⁾pa＝1.1mm(a型樁)；s⁽¹⁾pb＝1.0mm(b型樁)

(2)補(bǔ)償基坑開挖部分荷載引起的沉降量估算

基坑開挖卸荷總量約為540kpa，補(bǔ)償部分的建筑物結(jié)構(gòu)荷載包括150kpa筏板荷載、390kpa的結(jié)構(gòu)荷載。由于地下結(jié)構(gòu)施工完畢后將停止降水，地下水位恢復(fù)并在筏板底面產(chǎn)生約290kpa的水浮力，扣除浮力后的附加荷載值為250kpa。按照這一荷載計(jì)算基坑開挖到底后施加補(bǔ)償荷載部分產(chǎn)生的最終變形量。

2.1)樁身壓縮量計(jì)算

若按照扣除浮力后有效附加應(yīng)力為250kpa，則基樁平均工作荷載為2293kn，該荷載量仍小于單樁試樁成果中給出的第一級(jí)荷載量。雖然單樁的側(cè)摩阻力發(fā)揮段長(zhǎng)度為3/4l，但考慮到群樁效應(yīng)，按全樁長(zhǎng)考慮樁身壓縮量，樁端以下部分：

s⁽²⁾pa＝2.4mm(a型樁)；s⁽²⁾pb＝2.3mm(b型樁)

2.2)樁端以下壓縮層變形量

按照復(fù)合地基模式，附加荷載作用于筏板底面下，按照mindlin應(yīng)力解求出附加應(yīng)力，并按照分層總和法計(jì)算壓縮層變形量，壓縮層厚度計(jì)算至附加應(yīng)力小于0.1倍的有效自重應(yīng)力

塔樓核心區(qū)域：s⁽²⁾sc＝3.9mm(a型樁)；

筏板邊緣：s⁽²⁾se＝2.8mm(b型樁)。

2.3)總沉降量

將樁身壓縮量和樁端以下壓縮層變形量累加，可得到塔樓中心和筏板邊緣處的沉降量：

中心：s⁽²⁾gc＝s⁽²⁾pa+s⁽²⁾sc＝7.3mm；

邊緣：s⁽²⁾ge＝s⁽²⁾pb+s⁽²⁾se＝5.1mm。

2.4)筏板完成后加載至補(bǔ)償全部開挖荷載所引起的沉降量

中心：δs(²⁾gc＝s⁽²⁾gc_s⁽¹⁾pa＝7.3-1.1＝6.2mm；

邊緣：δs⁽²⁾ge＝s⁽²)ge_s⁽¹⁾pb＝5.1-1.0＝4.1mm。

(3)結(jié)構(gòu)荷載引起的沉降量估算

筏板以上部分的結(jié)構(gòu)恒載與活載準(zhǔn)永久組合約7250000kn，按筏板面積得到均布荷載為840kpa。由于筏板自重150kpa已經(jīng)施加完畢，沉降計(jì)算中不考慮該部分荷載作用，即計(jì)算總沉降為自筏板荷載施加完畢后所增加的荷載引起的沉降量。筏板底面水浮力290kpa，則總的有效附加荷載為550kpa。

3.1)樁身壓縮量計(jì)算

按照總的有效附加荷載550kpa，可得到基樁平均工作荷載為5045kn，相當(dāng)于單樁極限承載力實(shí)測(cè)值(26000～30000kn)的16.8～19.4％，在這一荷載水平下，側(cè)摩阻力的發(fā)揮水平較低，端阻力基本沒(méi)有發(fā)揮，基樁的承載力發(fā)揮特征與單樁較為接近。從單樁承載力發(fā)揮試驗(yàn)成果可見，在工作荷載水平下，側(cè)摩阻力沿樁身均有不同程度發(fā)揮，且呈現(xiàn)兩端小中間大的菱形分布，但考慮到群樁效應(yīng)影響，樁身下部側(cè)摩阻力存在發(fā)揮程度提高的可能，群樁中基樁的樁側(cè)摩阻力有可能呈現(xiàn)三角形分布。另外，根據(jù)實(shí)測(cè)的端阻比隨荷載水平變化曲線，這一荷載水平下單樁的端阻比小于2％。

3.2)樁端以下土體壓縮量與總沉降量

針對(duì)樁端以下土體壓縮量，本次考慮土體應(yīng)力歷史和開挖卸荷效應(yīng)。

在考慮開挖卸荷效應(yīng)時(shí)，將開挖卸荷并施加底板荷載后的土體有效應(yīng)力狀態(tài)作為初始有效應(yīng)力p0，根據(jù)壓縮曲線得到對(duì)應(yīng)于該應(yīng)力的初始孔隙比e0，并采用回彈指數(shù)cs、壓縮指數(shù)cc的方法計(jì)算粘性土的壓縮變形。

按照mindlin應(yīng)力解，樁土直接分擔(dān)部分以基礎(chǔ)筏板頂面為作用平面，即荷載作用深度d＝30m，樁端反力部分以樁端平面為作用平面，分別計(jì)算壓縮變形。

表3：沉降估算結(jié)果

本次計(jì)算結(jié)果未進(jìn)行任何經(jīng)驗(yàn)系數(shù)調(diào)整。另，按照復(fù)合地基計(jì)算方式，按面積比計(jì)算樁土復(fù)合體的壓縮模量，計(jì)算核心筒區(qū)域(樁長(zhǎng)56m)樁土復(fù)合體的壓縮變形量約7.9mm，底板擴(kuò)大區(qū)(樁長(zhǎng)52m)則為7.5mm，與按照彈性桿計(jì)算的樁身壓縮量比較接近。

若扣除開挖補(bǔ)償部分引起的沉降，則總沉降量為

中心：sgc＝s⁽³⁾gc-δs⁽²⁾gc＝118.6-6.2＝112.4mm；

邊緣：sge＝s⁽³⁾ge-δs⁽²⁾ge＝61.7-4.1＝57.6mm。

(三)其他方法估算沉降

為了對(duì)不同方法計(jì)算的沉降量結(jié)果進(jìn)行一個(gè)對(duì)比分析，引入了butterfield(1984)沉降比法、skempton(1953)沉降比法以及巖土工程勘察報(bào)告估算結(jié)果，將不同方法計(jì)算的沉降量結(jié)果匯總?cè)缦卤硭荆?/p>

表4：不同估算方法計(jì)算沉降量匯總

注：*實(shí)測(cè)值節(jié)點(diǎn)為塔樓核心筒結(jié)構(gòu)封頂，推測(cè)筏板中心最終沉降量約為105mm。

由上表4可知，本實(shí)施例中計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果非常理想。需要指出的是，本實(shí)施例中所采用的計(jì)算方法均未進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正?？辈靾?bào)告給出的計(jì)算結(jié)果中，除有限元法可在計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行處理使之更復(fù)合實(shí)際情況外，其他幾種方法均采取了經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正的方式。