計算沉降值選擇軟土地基基礎(chǔ)樁長的工程實例研究

陳輝

(廣東省廉江市第三建筑工程有限公司,廣東 廉江524000)

一、概述

軟土地區(qū)樁基礎(chǔ)設(shè)計，常遇到樁端持力層的選擇問題。地質(zhì)勘察報告的結(jié)論與建議，多傾向于采用較深、較密實的土層作為樁端持力層，傾向于以端承力為主的摩擦端承樁，這樣的樁基礎(chǔ)設(shè)計較為常見。但這種設(shè)計經(jīng)常遇到一個矛盾，就是樁基礎(chǔ)的性價比。在市場經(jīng)濟條件下，設(shè)計人員要考慮業(yè)主的經(jīng)濟要求，樁端持力層的確定，很大程度上決定了樁基礎(chǔ)的性價比。本文試圖從樁基的沉降計算著手，對經(jīng)濟合理的樁端持力層選擇方法進行討論。

二、工程實例

1工 程概況

某26層高層建筑，高 98.5m，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，為當(dāng)?shù)刈罡呓ㄖ?。擬建場地在表層粉質(zhì)黏土以下為35m厚淤泥質(zhì)土，再往下為56m厚黏性土，中粗砂在地面以下96m處。

2地 基基礎(chǔ)設(shè)計

地質(zhì)勘察報告的“結(jié)論與建議”指出：擬建場地屬于樁基工程地質(zhì)條件相對較差的地段，工程力學(xué)性能較好的第5-2層含礫中粗砂埋深96m左右，建議本工程采用92m長的鉆孔灌注樁，樁徑1200～1500mm。

設(shè)計采用1200mm直徑、90m長鉆孔灌注樁，以第5-3層含礫中粗砂為樁端持力層，單樁承載力特征值為6000kN，樁間距約為3.6m，共布置120根樁。基礎(chǔ)采用上海地區(qū)常用的樁-厚筏底板基礎(chǔ)，厚度為2.0m。

業(yè)主對該工程的基礎(chǔ)造價進行估算，120根鉆孔灌注樁共需約1100萬元，僅樁與2.0m厚承臺板的造價就占到結(jié)構(gòu)總造價的近30%。認(rèn)為基礎(chǔ)造價太高，邀請的某顧問咨詢公司認(rèn)為可以降低基礎(chǔ)造價40%左右，設(shè)計認(rèn)為不可能，業(yè)主決定另行委托設(shè)計。

3工 程問題

某顧問咨詢公司的技術(shù)人員仔細研究了地質(zhì)勘察報告，并考察了當(dāng)?shù)匾恍└邔咏ㄖ幕A(chǔ)情況。如附近一幢13層高層住宅，地基土情況與本工程類似，采用30余米長預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，計算沉降130mm，但建成數(shù)年后實測沉降為20-30mm。考慮本工程采用直徑600mm、長60m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，以地質(zhì)勘察報告中第4-2層粉質(zhì)黏土夾粉土作為樁端持力層，采用端承摩擦樁。用“實體深基礎(chǔ)法”估算沉降，由于當(dāng)?shù)仉x上海較近，故沉降計算經(jīng)驗系數(shù)參照上海市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DOJ 08-11999中的系數(shù)。

表1 沉降計算表

按上海市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DBJ 08-11-1999“實體深基礎(chǔ)法”計算的沉降值為79mm，見表1。

根據(jù)沉降計算結(jié)果，設(shè)計采用了480根直徑600mm、長60m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，單樁承載力特征值為1800kN，按均勻布置。基礎(chǔ)采用樁一厚筏底板，厚度為1.5m。

單樁靜載荷試驗結(jié)果符合設(shè)計要求。建筑物竣工實測沉降值為15mm。由上海地區(qū)高層建筑樁基礎(chǔ)的竣工沉降值一般占最終沉降值的40%-70%來看，本工程的最終沉降值約為40mm左右，小于計算值79mm。

該工程的樁造價共約580萬元，比鉆孔灌注樁方案降低400余萬元，厚筏底板造價比修改前降低約80萬元，共降低近500萬元，折合每平方米建筑面積100元。樁與厚筏底板的造價占結(jié)構(gòu)總造價的比例降低到20%左右。

4失 誤原因分析

本工程的地質(zhì)勘察報告，未選擇第4-2層土作為樁端持力層，原設(shè)計對第4-2層土也未加考慮，主要原因是該層土的壓縮模量較小，擔(dān)心建筑物的沉降偏大。實際上根據(jù)目前的勘察手段，深層地基土的壓縮模量很難正確確定，原狀土樣的采取受到很大的限制，特別是粉性土、砂土擾動程度更大，導(dǎo)致地基土的壓縮模量偏小或失真。

此外，上海地區(qū)的第5、8層黏性土由于其有較長的地質(zhì)年代，一般具有超壓密性（OCR~1），尤其是第8層黏性土的地質(zhì)年代屬于Q：（上更新世），根據(jù)一些工程采用薄壁取土器所得試驗數(shù)據(jù)，其超壓密性的指數(shù) OCR＝1.25-1.40，這一點是在壓縮模量上反映不出來的。本工程地點毗鄰上海郊縣，地質(zhì)條件與上海類似，這也是前述13層高層建筑與本工程的計算沉降值明顯大于實測沉降值的原因。

本工程還進行了100m深度內(nèi)的原位測試與分層壓縮試驗，由第4-2、4-3層的固結(jié)試驗e-p分層曲線看，滿足本工程的樁基沉降計算要求。第5-2層粉砂、第5-3層含礫中粗砂的e-p分層壓縮曲線缺失，據(jù)地質(zhì)勘察人員介紹，與取土擾動有關(guān)。參照上海市標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》DCJ 08-37-2002中表13，乙6“土的壓縮模量足與原位測試成果關(guān)系”進行換算，這兩層土的壓縮模量正：（指地基土在200-300kPa作用時的壓縮模量）為75MPa。

本工程修改設(shè)計時計算樁基礎(chǔ)的沉降就采用上述數(shù)據(jù)。工程竣工時的實測沉降值表明，參考上海地區(qū)有關(guān)規(guī)范對地基土壓縮模量的取值是可行的。

結(jié)語

廣東沿海、上海市、浙江沿海等地區(qū),從事軟土地基基礎(chǔ)設(shè)計與施工的工程技術(shù)人員間的相互交流及學(xué)習(xí)是提高我國軟土地基處理技術(shù)水平的有效途徑。

[1]GB50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JGJ 94-94,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].