大直徑素混凝土樁復(fù)合地基工程應(yīng)用

胡 微,代 杰

(領(lǐng)地集團(tuán)有限公司,四川成都 610000)

近年來，城市房地產(chǎn)市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，地下空間的發(fā)展越來越受到重視，地下室的埋深越來越大，而復(fù)雜的地質(zhì)條件不可避免地帶來一系列的設(shè)計(jì)問題。隨著地下建筑的規(guī)模逐漸變大，尋找安全有效的基礎(chǔ)形式和地基持力層是設(shè)計(jì)面臨的重大問題。但是，通常基底標(biāo)高所在的天然地層難以滿足上部結(jié)構(gòu)的承載功能，因此選擇適合地域特色的地基處理方法在設(shè)計(jì)中尤其重要。

大直徑素混凝土樁復(fù)合地基是近年來逐步推進(jìn)的新的剛性樁地基處理形式。本文主要針對(duì)成都地區(qū)某大直徑素混凝土樁復(fù)合地基工程的應(yīng)用，從前期設(shè)計(jì)，施工和后期試驗(yàn)進(jìn)行了全程跟蹤分析，對(duì)該復(fù)合地基提出了實(shí)用的工程建議和方法供工程人員參考。

1 工程概況

項(xiàng)目位于成都天府新區(qū)，地塊整體呈L型，由三個(gè)地塊組成，用地規(guī)模186 318.87 m2，總建筑面積105.15×104m2。地勘報(bào)告顯示，擬建基礎(chǔ)埋深標(biāo)高上覆砂卵石層，基底以下多為中風(fēng)化泥巖，強(qiáng)風(fēng)化泥巖，和局部砂卵石層。且在一定深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)互層現(xiàn)象。同時(shí)，地勘報(bào)告顯示中風(fēng)化泥巖強(qiáng)度偏低，強(qiáng)風(fēng)化泥巖遇水軟化嚴(yán)重。

經(jīng)設(shè)計(jì)單位對(duì)基礎(chǔ)方案選型評(píng)審結(jié)果建議：A地塊4～14號(hào)樓為高層住宅，采用筏板基礎(chǔ)，其中，5、14號(hào)樓需要對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行地基處理，4、6～13號(hào)樓整個(gè)筏板區(qū)域均需地基處理，約占地塊高層樓棟總數(shù)的90 %。B地塊1～8號(hào)樓全部、11、12號(hào)樓部分區(qū)域需進(jìn)行地基處理，處理樓棟約占整個(gè)項(xiàng)目高層單體總數(shù)的40 %。C地塊4、5、6、8、10、11、12號(hào)樓以及一層地下室區(qū)域需進(jìn)行地基處理約占地塊內(nèi)高層樓棟的，處理樓棟約占整個(gè)項(xiàng)目高層單體總數(shù)的40 %。

2 地基處理需求及設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)單位根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，提出以下設(shè)計(jì)地基處理要求(表1～表3)。

表1 A地塊地基處理技術(shù)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的地基承載力及變形要求，地處理設(shè)計(jì)如下(表4～表6)。

表2 B地塊地基處理技術(shù)要求

主要出現(xiàn)兩類設(shè)計(jì)思路。第一，嚴(yán)格按照地勘報(bào)告，區(qū)別對(duì)待各樓棟，選擇不同的樁長(zhǎng)、樁徑和樁間距達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第二，選擇一確定的樁長(zhǎng)確保樁端進(jìn)入持力層更高的可靠性，降低樁的種類數(shù)量，通過調(diào)整樁間距達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 C地塊地基處理技術(shù)要求

表4 A地塊地基處理設(shè)計(jì)結(jié)果

表5 B地塊地基處理設(shè)計(jì)結(jié)果

表6 C地塊地基處理設(shè)計(jì)結(jié)果

該項(xiàng)目經(jīng)過了地基處理設(shè)計(jì)方案評(píng)審，最終設(shè)計(jì)結(jié)果如上述表格所示。在方案評(píng)審過程中，一共有四家單位參與方案比選見表7。

表7 地基處理設(shè)計(jì)方案比選

(1)A單位結(jié)合地勘報(bào)告選擇相對(duì)較長(zhǎng)的樁長(zhǎng)，可確?；鶚洞┰綆r層分界面且更好滿足進(jìn)入持力層深度要求，通過調(diào)整樁間距達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

(2)B單位通過確定的樁間距，結(jié)合地勘報(bào)告通過調(diào)整樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因地勘報(bào)告的不確定性，后期由于樁端持力層的條件不確定，存在一定增加樁長(zhǎng)的可能性；

(3)C單位采用長(zhǎng)樁和不同樁間距達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但設(shè)計(jì)偏于保守不予采用；

(4)D單位嚴(yán)格按照地勘報(bào)告孔位地層特征采用不同的樁長(zhǎng)，且采用不同的樁間距達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該方案雖然混凝土方量最小，但存在非常大的不確定性，后期樁長(zhǎng)增加風(fēng)險(xiǎn)較大。綜上所述，通過對(duì)比“密布短樁”和“疏布長(zhǎng)樁”方案的技術(shù)可實(shí)施性和經(jīng)濟(jì)性，最終選擇A單位的設(shè)計(jì)方案為最終實(shí)施方案。

3 地基處理檢測(cè)及結(jié)果

針對(duì)該地基處理工程，按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)該處理地基做以下幾類檢測(cè)：

(1)采用低應(yīng)變法全數(shù)檢測(cè)樁身完整性；

(2)采用載荷試驗(yàn)檢測(cè)單樁豎向承載力；

(3)采用載荷試驗(yàn)檢測(cè)樁間土承載力；

(4)采用鉆芯法確定沉渣厚底及樁身強(qiáng)度。

該項(xiàng)目因復(fù)合地基承載力較大，受現(xiàn)階段檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)技術(shù)條件限制。經(jīng)專家技術(shù)論證情況下，考慮分別測(cè)試單樁承載力和樁間土承載力再按照復(fù)合地基理論確定復(fù)合地基承載力特征值。單樁承載力和樁間土承載力檢測(cè)結(jié)果見表8、表9、圖1、圖2。

表8 1#工程試驗(yàn)樁單樁豎向靜載實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表9 1#工程樁樁間土靜載實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 1#工程試驗(yàn)樁豎向靜載Q-S曲線

圖2 1#工程試驗(yàn)樁樁間土靜載P-S曲線

4 設(shè)計(jì)建議及幾點(diǎn)思考

通過以上分析有以下幾點(diǎn)建議和思考：

(1)單樁豎向承載力的試驗(yàn)結(jié)果較原設(shè)計(jì)有較大富裕度。當(dāng)加載條件達(dá)到2倍特征值時(shí)，荷載變形曲線仍趨向于直線，單樁沉降較小，表明樁土共同受力仍處于彈性階段。因采用旋挖鉆進(jìn)，上覆卵石層區(qū)段采用下放套筒施工導(dǎo)致實(shí)際樁徑擴(kuò)大，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)原設(shè)計(jì)1 m的樁徑最終澆筑完成達(dá)到了1.2 m，單樁承載力有一定的提升。

(2)樁間土的試驗(yàn)結(jié)果較原設(shè)計(jì)有較大富裕度。當(dāng)加載條件達(dá)到2倍特征值時(shí)，荷載變形曲線仍趨向于直線，樁間土變形較小，表明樁間土仍處于彈性階段。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工及布樁特點(diǎn)，樁間土實(shí)際上在一定程度上受大直徑樁的側(cè)向約束，實(shí)際受力過程傾向于三向約束狀態(tài)，一定程度上提高了樁間土的承載能力。

(3)建議復(fù)合地基承載力計(jì)算公式考慮成樁工藝基樁承載力提高系數(shù)A和樁間土約束承載力提高系數(shù)B。如何量化這兩個(gè)系數(shù)是該地基處理方案的研究方向。

fspk=AλmRa/AP+Bβ(1-m)fsk

A為考慮成樁工藝基樁承載力提高系數(shù)。

B為樁間土約束承載力提高系數(shù)。

(4) 由于地勘報(bào)告不能全面正確反映地下的具體情況，在地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，尚未進(jìn)行施工勘察。建議采用“疏布長(zhǎng)樁”的設(shè)計(jì)方案。第一，可以避免因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)的不確定性造成施工過程中的樁長(zhǎng)加長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的施工現(xiàn)場(chǎng)簽證，導(dǎo)致成本不可控制。第二，結(jié)合地勘報(bào)告。選擇一確定的樁長(zhǎng)以確保樁端進(jìn)入持力層深度的可靠性更高。第三，降低樁的種類數(shù)量，減少后期單樁檢測(cè)的種類和數(shù)量，降低檢測(cè)費(fèi)用。

5 結(jié)束語

大直徑素混凝土樁土復(fù)合地基是近年來逐漸推廣應(yīng)用的地基處理方式。在實(shí)際工程推廣應(yīng)用中還存在一些值得深入研究的問題。本文旨在結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出一些實(shí)用建議供工程技術(shù)人員參考。