多層工業(yè)建筑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的設(shè)計與分析

管玉宇

（湖南百利工程科技股份有限公司 湖南岳陽 414000）

1 引言

工程實踐中鉆孔灌注樁是使用較廣泛的一種樁型，根據(jù)建筑樁基設(shè)計等級及地質(zhì)情況鉆孔灌注樁設(shè)計應(yīng)考慮：單樁豎向、水平承載力特征值計算，樁基沉降計算，樁基豎向、水平承載力驗算與位移計算，承臺抗彎、抗沖切、抗剪切計算。這些計算指標(biāo)是整個工程設(shè)計的重點，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和工程質(zhì)量，故加強對鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計的研究極為必要。

2 工程概況

擬建工程概況：建筑層次為7層，局部8層，框架結(jié)構(gòu)，預(yù)估最大柱下軸力：18000kN，建筑面積：11200.0m2；結(jié)構(gòu)類型：框架結(jié)構(gòu)。

擬建工程是多層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限50年，場地抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度；據(jù)地質(zhì)詳勘報告，以及根據(jù)工程特點及地基土的性狀，建議采用大直徑鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)詳見表1。

表1 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)

3 多層工業(yè)建筑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的設(shè)計

3.1 樁基方案

（1）根據(jù)工程特點及地基土性質(zhì)，根據(jù)詳勘報告建議及鄰近工程的實際施工經(jīng)驗，基礎(chǔ)采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。

（2）樁基持力層的選擇：以第⑦層粉細砂為樁端持力層，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)柱底內(nèi)力及單樁豎向承載力特征值計算結(jié)果，樁長約42m。

（3）灌注樁樁徑采用φ800mm。

3.2 樁基設(shè)計

3.2.1 單樁豎向承載力特征值計算

單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)5.3.5條確定，根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)確定單樁豎向承載力特征值，計算中須考慮淤泥質(zhì)土產(chǎn)生的樁側(cè)負摩阻力及其引起的下拉荷載影響。

3.2.2 單樁水平承載力特征值計算

樁頂約束按鉸接考慮，因上層大多為軟弱淤泥質(zhì)土，地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=2.5～6MN/m4，設(shè)計中應(yīng)對承臺周邊回填土作要求，即須采用優(yōu)質(zhì)粘土或三七灰土分層夯填，壓實系數(shù)不小于0.94，以減小承臺可能出現(xiàn)的位移。

3.2.3 樁基軟弱下臥層驗算

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》5.4.1進行軟弱下臥層驗算：即作用于軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力與軟弱下臥層頂面以上各層土重不得大于深度修正后的軟弱下臥層承載力特征值。

3.2.4 樁基沉降計算

框架是多層框架結(jié)構(gòu)，樁基沉降變形用：①沉降量；②沉降差；③整體傾斜；④局部傾斜等指標(biāo)控制，需滿足《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）的表5.5.4要求。

3.2.5 樁身承載力與裂縫控制計算

計算時要考慮樁身材料強度、成樁工藝、運輸與沉樁、約束條件及環(huán)境類別等因素，根據(jù)荷載效應(yīng)基本組合下柱底最大軸壓力，須滿足規(guī)范5.8.2相關(guān)規(guī)定。因樁身穿越不排水抗剪強度（固快）小于10kPa的③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和④層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土層，因此還須考慮壓屈影響。

3.2.6 承臺受彎、受沖切、受剪計算

樁基承臺應(yīng)進行正截面受彎承載力計算，樁基承臺的厚度應(yīng)滿足柱對承臺的沖切和基樁對承臺的沖切承載力要求，柱下樁基承臺應(yīng)分別對柱邊、變階處、樁邊聯(lián)線形成的貫通承臺的斜截面的受剪承載力進行驗算。

3.3 泥漿護壁鉆孔灌注樁樁基施工

（1）樁基施工前應(yīng)要求施工方根據(jù)土層的分布情況、單樁承載力的要求選擇有代表性的地段施打試驗樁，并將試樁結(jié)果反饋給設(shè)計方以便設(shè)計方根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整樁的長度、樁徑等；

（2）當(dāng)表層土過于軟弱，樁基方案施工前應(yīng)進行場地分層換填碾壓的“硬化處理”，以防打樁機械塌陷；

（3）樁的施工條件及成樁的可能性：施工前應(yīng)探明鄰近區(qū)域地下管線及地下構(gòu)筑物分布情況，便于樁基全面施打；

（4）樁孔成形后必須將孔底沉渣清洗干凈，清孔后孔底的沉渣厚度不得大于100，樁孔質(zhì)檢合格后立即安放鋼筋籠并灌注水下混凝土；

（5）當(dāng)采用的鉆孔灌注樁為摩擦型樁時，施工必須保證設(shè)計要求樁長，樁端終孔標(biāo)高的確定以設(shè)計樁長為依據(jù)；

（6）采用泥漿護壁成孔時，施工期間護筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上，在受水位漲落影響時，泥漿面高出最高水位1.5m以上；

（7）鋼筋籠外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或采用其他有效措施，以確保鋼筋保護層的厚度，樁保護層的厚度為50mm；

（8）鋼筋籠下插時要防止碰撞孔壁，隨時觀察泥漿變化，鋼筋籠下插時如果出現(xiàn)下插困難應(yīng)查明原因，不得強行下插。鋼筋籠下放到制定位置后，應(yīng)立即固定，然后澆筑混凝土。

4 建筑鉆孔灌注樁和地基穩(wěn)定性的評價

鉆孔灌注樁適用于粘性土、粉土、砂土、碎石類土、強風(fēng)化巖及軟巖等，成樁直徑500～2200mm，針對不同地層可采取不同鉆頭鉆進，實現(xiàn)不取芯或取芯鉆進，鉆進效率高，施工進度快、造價低等；缺點是在某些土層鉆進困難，鉆孔直徑大時護壁困難，易坍塌，泥漿用量大，對環(huán)境會造成一定影響。

根據(jù)地質(zhì)情況鉆孔灌注樁有端承型和摩擦-端承型，就地成孔、泥漿護壁，水下灌注混凝土成樁，當(dāng)成樁質(zhì)量滿足設(shè)計要求時具有承載能力大、橫向剛度高，樁型穩(wěn)定，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單等特點。

5 結(jié)論和建議

綜上所述，鉆孔灌注樁是目前國內(nèi)最為常用的樁型，應(yīng)用范圍較廣，可用于各種地質(zhì)條件，各種大小孔徑（300～2000mm）和深度，成孔質(zhì)量可靠，施工無噪聲、無振動、無擠壓，且施工機具設(shè)備簡單，操作方便，總體造價低等優(yōu)點。只要設(shè)計人員在樁基設(shè)計中精心設(shè)計，按規(guī)范要求控制好每個指標(biāo)，該方法可以應(yīng)用于各種建構(gòu)筑物。

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