太原某高層樁基沉降計算值與實測值對比分析

劉 曉 娟

(太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院，山西 太原 030002)

隨著國家經濟發(fā)展、技術進步、人口增加，國家日益倡導節(jié)約土地資源，因此在滿足國家及地方規(guī)范和規(guī)劃要求的基礎上，建筑越來越向上部空間發(fā)展，高層建筑越來越普遍。因高層建筑層數(shù)多，建筑重量大；基礎計算時，承載力及沉降值是必須計算的項目，并進行現(xiàn)場實際觀測來復核檢驗計算值。

1 工程概況

某高層住宅，位于太原晉源區(qū)?？拐鹆叶葹?度，設計基本地震加速度值為0.20g。地上建筑面積26 262.12 m2，地上34層，地下2層，-1層為設備夾層。結構總高度為98.55 m，上部均為住宅，層高2.9 m，結構類型為鋼筋混凝土抗震墻結構，基礎為鋼筋混凝土灌注樁樁基礎，布樁方式為墻下布置。鋼筋混凝土灌注樁采用樁底、樁側復式后注漿，樁身直徑700 mm，總樁數(shù)為137根，其中試樁3根，錨樁12根。工程樁有效樁長35 m，單樁豎向抗壓承載力特征值要求達到4 000 kN；試樁有效樁長35 m，試樁單樁豎向極限承載力特征值要求達到9 500 kN，設計樁端持力層為第⑩層細砂層；設計試樁樁頂高程為783.3 m，樁端高程為742.8 m。

2 場地工程地質條件

根據山西省勘察設計研究院提供的勘察報告：本次勘察深度范圍內地基土巖性以人工填土、砂土、粉土、粉質黏土為主。場地類別為Ⅲ類，穩(wěn)定水位標高為777.22 m～778.24 m，輕微液化場地。

3 沉降計算要求

GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范規(guī)定，對以下建筑物的樁基進行沉降驗算：地基基礎設計等級為甲級、乙級的建筑物樁基；本工程屬于30層以上的高層建筑，地基基礎設計等級為甲級。應進行沉降驗算。

根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規(guī)范5.5條規(guī)定，建筑樁基沉降變形計算值不應大于樁基沉降變形允許值。沉降變形有以下指標：

1)沉降量；2)沉降差；3)整體傾斜；4)局部傾斜；按照規(guī)范表5.5.4條要求，100 m以下的高層剪力墻結構建筑變形主要由1)，3)變形指標控制。

4 計算方法

沉降計算時，附加壓力采用荷載效應的準永久組合，不計入風荷載和地震作用，計算最終沉降量宜按單向壓縮分層總和法。

4.1 等效作用分層總和法

計算公式見JGJ 94—2008建筑樁基技術規(guī)范5.5.6，適用于樁間距不大于6倍樁徑的排列密集的樁基，與實體深基礎類似，引入樁基等效沉降系數(shù)ψe來考慮群樁幾何特性對附加應力的影響[3]，計算公式為：

4.2 明德林應力公式方法

計算公式見JGJ 94—2008建筑樁基技術規(guī)范5.5.14。

1)計算地基中某點的豎向附加應力值時，將各根樁在該點所產生的附加應力，逐根疊加計算。

2)附加荷載由樁端阻力和樁側摩擦力共同承擔，樁端阻力假定為集中力，樁側摩阻力假定為沿樁身均勻分布和沿樁身線性增長分布兩種形式組成。

本工程樁間距滿足6倍樁徑，軟件計算采用等效作用分層總和法計算，軟件計算參數(shù)ψ按規(guī)范取經驗系數(shù)，沉降實測結果見圖1。

有限元軟件計算的沉降值，建筑平面中間區(qū)域較大為62 mm，建筑外墻沉降計算值為24 mm～45 mm左右。實測沉降觀測點布置在建筑外圍，實測沉降觀測數(shù)值見圖1括號內數(shù)據。觀測的時間范圍為1層封頂至主體封頂后29 d。累計實測沉降量：最大值11.66 mm，最小值5.81 mm,平均沉降量7.01 mm，沉降速率0.037 mm/d，小于規(guī)范的穩(wěn)定要求值0.01 mm/d～0.04 mm/d,最大傾斜率0.138‰,小于規(guī)范2‰的要求。

《工程地質手冊》中沉降的時間效應一節(jié)中，一般建筑，在施工期間完成的沉降量，對于砂土可認為最終沉降量已基本完成，對于低壓縮黏性土可認為已完成最終沉降量的50%～80%，對于中壓縮性土可認為已完成20%～40%，對于高壓縮黏性土可認為已完成最終沉降量的5%～20%。

本工程用軟件計算時參數(shù)ψ按規(guī)范取經驗系數(shù)，根據建筑樁基技術規(guī)范5.5.11條，本工程的灌注樁采用后注漿施工工藝，樁基沉降計算經驗系數(shù)應根據樁端持力土層類別乘以0.7～0.8折減系數(shù)，根據規(guī)范經驗參數(shù)，最終計算值應乘以0.7～0.8的折減系數(shù)。本工程實測值為計算值乘以0.75的折減系數(shù)，與規(guī)范規(guī)定的參數(shù)吻合。

文獻[3]中，明德林應力解法計算的沉降值與實測值偏差較大，易對ψ修正，經統(tǒng)計分析，修正系數(shù)0.75比較合適。修正后計算值比實測值大約6.5‰。

5 結語

常見的兩種沉降計算模型為近似模擬樁在土中受力，進行沉降分析計算。由于土層分布變化不均，且土自身特性也不是均質的，沉降計算值與實測值有一定偏差，通過上述分析，本工程基礎采用后注漿灌注樁，樁基沉降計算時，沉降經驗系數(shù)的折減系數(shù)可取0.75；為JGJ 94—2008建筑樁基技術規(guī)范5.5.11條中的折減系數(shù)0.7～0.8取值，提供一個實例驗證；同時為地基情況與本工程地質條件類似的，其余高層建筑采用后注漿樁基設計時，沉降計算經驗系數(shù)的折減系數(shù)提供了參考。

[1] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] JGJ 94—2008,建筑樁基技術規(guī)范[S].

[3] 鄺雨平，姜忻良，張云富，等.基于實測值的樁基沉降計算方法對比分析[J].工程力學，2013,30(S1):59-62.