上海某商業(yè)及住宅項(xiàng)目樁基選型及應(yīng)用研究

肖 輝

(綠地控股集團(tuán)，上海 200063)

0 引言

現(xiàn)階段單群樁承載力與變形機(jī)理、設(shè)計(jì)理論、工程應(yīng)用等均取得了新進(jìn)展，成樁工藝與設(shè)備也有創(chuàng)新，但針對(duì)地基基礎(chǔ)選擇、樁基選型的研究尚少。目前，李俊民［1］針對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題總結(jié)了上海住宅開(kāi)發(fā)小區(qū)中不同建筑的樁基礎(chǔ)選型;朱嘉等［2］結(jié)合尚匯豪庭住宅項(xiàng)目提出了循序漸進(jìn)的樁基優(yōu)化模式;林良進(jìn)［3］通過(guò)地基處理選擇、樁基選型的理論和實(shí)例研究，總結(jié)出了地基處理選擇和樁基選型的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)。上海地區(qū)是典型的軟土地區(qū)，高層建筑遍布，故幾乎在所有的商業(yè)區(qū)及住宅小區(qū)開(kāi)發(fā)中都會(huì)用到樁基礎(chǔ)，選擇合適的樁型，樁徑，樁長(zhǎng)及樁基持力層是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。本文以上海某商業(yè)及住宅項(xiàng)目為實(shí)例，對(duì)樁基持力層的選擇、樁的類型及單樁承載力的確定和沉樁可行性進(jìn)行深入分析，并對(duì)樁基設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了節(jié)約工程造價(jià)，縮減工期，降低工程風(fēng)險(xiǎn)的效果。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程位于上海市新橋鎮(zhèn)新南路以南、明興路以東地塊，主要由小高層住宅、多層聯(lián)排別墅、商業(yè)樓、酒店及地下車庫(kù)等組成，總建筑面積約38萬(wàn)m2。12層小高層住宅為剪力墻結(jié)構(gòu)，2層～4層別墅為異形柱結(jié)構(gòu)，12層酒店、3層～4層商業(yè)和地下1層車庫(kù)均為框架結(jié)構(gòu)。

1.2 工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地地貌類型屬濱海平原相，勘探孔所揭露的55 m深度范圍內(nèi)的地基土土層分布情況如表1所示，自然地面標(biāo)高約為3.95 m，場(chǎng)地典型靜力觸探試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖1。

表1 本場(chǎng)地土層分布情況一覽表

圖1 場(chǎng)地典型靜力觸探試驗(yàn)曲線

2 基礎(chǔ)形式的選擇

對(duì)于2層～4層的別墅，可供選擇的基礎(chǔ)形式有天然筏形基礎(chǔ)、純樁基和沉降控制復(fù)合樁基。下面對(duì)這三種基礎(chǔ)形式作相應(yīng)分析。1)采用天然筏形基礎(chǔ)方案:別墅基礎(chǔ)持力層位于第②2層，該層土地基承載力設(shè)計(jì)值fd=75 kPa，其下1 m即為③1層，土質(zhì)更為軟弱，不宜作為天然地基的持力層。因此，本工程別墅基礎(chǔ)形式不宜采用天然筏形基礎(chǔ)。2)采用純樁基方案:樁基持力層選擇第⑦1層粉砂層，由于別墅柱荷載較小，基本上均為一柱一樁，布樁富余度較大，別墅整體沉降較小，是一種安全可行的基礎(chǔ)形式，但造價(jià)較高。3)采用沉降控制復(fù)合樁基方案:持力層宜選擇第⑤1-2層或第⑥層作為復(fù)合樁基持力層，一柱一樁，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載大于各單樁極限承載力之和的荷載部分則由地基土來(lái)承擔(dān)。采用此種樁基方案不僅能滿足承載力和沉降要求，還能節(jié)約大量工程造價(jià)。因此，本工程別墅基礎(chǔ)形式采用沉降控制復(fù)合樁基方案。對(duì)于小高層住宅、酒店及商業(yè)等建筑物荷載較大，結(jié)合地質(zhì)條件分析，應(yīng)采用純樁基方案。

3 樁基持力層及樁型選擇

3.1 樁基持力層分析

根據(jù)勘察資料，第③2層在場(chǎng)地南部別墅區(qū)內(nèi)均有分布，靜探Ps平均值3.91 MPa，最高達(dá)8.16 MPa，土性良好，但該層土分布不穩(wěn)定，起伏較大，若選擇作為別墅區(qū)的樁基持力層需復(fù)核每幢別墅下持力層厚度。場(chǎng)地內(nèi)第⑤1-1層以上其他土層，大多為低強(qiáng)度、高壓縮性的軟弱土層，均不宜作為本工程的樁基持力層。第⑤1-2層，軟塑，中等偏高壓縮性，靜探Ps平均值0.65 MPa，土性一般，該層中下部可作為低層別墅沉降控制復(fù)合樁基持力層。第⑥層，可塑，中等壓縮性，靜探Ps平均值2.24 MPa。該土層力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好，可作為低層別墅樁基持力層或地下車庫(kù)的抗拔樁樁端土層。第⑦層，中密～密實(shí)，中等偏低壓縮性，靜探Ps平均值7.95 MPa。小高層住宅、酒店、商業(yè)選用第⑦層粉砂層作為樁基持力層完全能夠滿足單樁承載力及樁基沉降的要求。

3.2 樁型分析

上海地區(qū)樁型一般有鉆孔灌注樁和預(yù)制樁(包括預(yù)制方樁和PHC管樁)。本工程高層住宅樓、酒店及商業(yè)選用預(yù)制樁與普通鉆孔灌注樁方案比較詳見(jiàn)表2。

表2 預(yù)制樁與灌注樁方案比較表

本工程小高層住宅、酒店、商業(yè)，如選擇第⑦層粉砂作為樁基持力層，樁型選擇余地較大，預(yù)制樁和鉆孔灌注樁均可以滿足設(shè)計(jì)要求。鉆孔灌注樁的單位價(jià)格承載力遠(yuǎn)小于預(yù)制樁，但鉆孔灌注樁施工質(zhì)量難以得到有效保證，因而建議采用預(yù)制方樁或PHC管樁。PHC管樁樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，且質(zhì)量穩(wěn)定性較預(yù)制方樁好，能夠更好地滿足設(shè)計(jì)與施工對(duì)樁身和樁接頭強(qiáng)度的要求。因此小高層住宅樁型可選用PHC A400(80)的管樁，商業(yè)及酒店荷載較大，可選用PHC AB500(100)管樁。

該工程場(chǎng)地南部分布有③2粉砂層，別墅采用沉降控制復(fù)合樁基方案時(shí)，若選用PHC 300管樁，200×200，300×300預(yù)制方樁穿越該層的沉樁動(dòng)阻力將達(dá)1 000 kN以上，對(duì)樁材的質(zhì)量要求較高，風(fēng)險(xiǎn)較大，因此選用PHC A400(80)管樁。地下車庫(kù)應(yīng)設(shè)置抗拔樁，可選用PHC AB400(80)管樁或PHC B400(80)管樁。

4 樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

4.1 巖土工程參數(shù)分析

根據(jù)勘察資料，樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值fs與樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值fp如表3所示。

考慮到樁端阻力的發(fā)揮與樁端進(jìn)入持力層深度有關(guān)，且樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮又與樁端阻力的發(fā)揮有一定聯(lián)系，根據(jù)我公司掌握的大量類似地層試樁資料，根據(jù)上述勘察報(bào)告參數(shù)估算的單樁豎向承載力仍有潛力可挖，而根據(jù)靜力觸探資料確定的樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值和樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值較為合理。樁側(cè)極限側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式［6］確定:

粘性土:當(dāng) Ps≤1 000 kPa 時(shí)，fs=Ps/20 kPa，當(dāng) Ps＞1 000 kPa時(shí)，fs=0.025Ps+25 kPa。

表3 樁側(cè)極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值fs和樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值fp

粉性土及砂土:fs=Ps/50 kPa。

根據(jù)上述原則進(jìn)行優(yōu)化，確定本工程預(yù)制樁巖土工程計(jì)算參數(shù)如表3所示。

4.2 抗拔樁承載力性狀分析

對(duì)于抗拔樁，上海市DGJ 08-11-2010地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［4］規(guī)定砂性土抗拔系數(shù)λ調(diào)整為0.6～0.7;粘性土和粉性土調(diào)整為0.7～0.8。故經(jīng)過(guò)優(yōu)化后各土層λ取值見(jiàn)表3。

4.3 單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值確定

根據(jù)上述公式，按各靜力觸探孔估算的單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值如表4所示。為了合理確定單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值，本工程進(jìn)行了17根試驗(yàn)樁，休止期不少于28 d，通過(guò)單樁靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)均達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。

表4 單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算值一覽表

5 沉樁可行性分析

擬建建筑物位于高檔別墅區(qū)，若采用PHC管樁，由于周圍環(huán)境不允許采用錘擊沉樁，故宜采用靜力壓入式沉樁，它具有壓樁過(guò)程無(wú)振動(dòng)，無(wú)高分貝的噪聲影響。

擬建場(chǎng)地第③1層、第⑤1-1層及第⑤1-2層，土質(zhì)軟弱，沉樁時(shí)應(yīng)控制沉樁速率，以免樁身受到沉樁擠土引起的側(cè)向擠壓和上拉應(yīng)力，且上述土層含水量高，沉樁時(shí)產(chǎn)生的超孔隙水壓力不易消散，故施工時(shí)應(yīng)控制日沉樁數(shù)量，土體擾動(dòng)后強(qiáng)度恢復(fù)歷時(shí)長(zhǎng)，為減少對(duì)土體的擾動(dòng)，沉樁時(shí)樁端宜配以10 cm～20 cm鋼樁靴，沉樁后至載荷試驗(yàn)的間隙時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。

［1］李俊民.上海住宅小區(qū)開(kāi)發(fā)中的基礎(chǔ)選型［J］.住宅科技，2008(10):19-23.

［2］朱 嘉，吳 軍，丁德明，等.淺談樁基優(yōu)化在尚匯豪庭項(xiàng)目中的實(shí)際運(yùn)用［J］.住宅科技，2013(2):47-50.

［3］林良進(jìn).地基處理選擇與樁基選型研究［D］.廈門:廈門大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

［4］DGJ 08-11-2010，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］DGJ 08-37-2002，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［6］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.