素混凝土灌注樁復合地基在高層建筑中應用探討

呂 浩l  趙振河2  汪 波2

(1．咸陽超凡房地產公司；2．陜西省建筑科學研究設計院710082西安)

1、前言

    素混凝土灌注樁復合地基，通過調整樁長、樁徑、樁距等參數，可以使地基承載力大大提高；同時它的沉降、變形量小，施工簡單，可操作性強，工地污染小，低造價等特點，使它明顯表現出了社會效益和經濟效益。

    近年來，建設部將該項目的的科研成果在全國推廣應用。該復合地基做法在西安地區小高層中應用較多，高層中偶有應用，而在咸陽地區，則從未應用過。筆者根據超凡大廈工程的位置和地質條件，會同陜西省建筑科學研究設計院和省內有關專家對該工程的地基基礎方案進行了多個比較，最后確定采用素混凝土灌注樁復合地基方案�，F結合超凡大廈(22層)采用索混凝土灌注樁復合地基工程的試驗和應用概況，介紹該剛性樁的工程性狀和經濟指標對比，以及砼、樁間土和復合樁等各參數的檢測結果。

2、工程概況

    超凡大廈是一幢集商住為一體的高層建筑，總建筑面積28500m2，建筑總高度77m，地下一層，地上二十二層，為框支剪力墻結構，基礎結構為梁板式筏板基礎。地基采用低標號(C20)素混凝土鉆孑L灌注樁復合地基。為了不擾動原樁間土，故采用長螺旋鉆孑L壓灌混凝土成樁工藝。

3、建筑場地工程地質條件

    建設場地位于咸陽市人民東路與東風路什字東北角，地貌單元屬渭河北岸一級階地。本場地地下水屬潛水類型，勘察時期地下水埋深為5.2~5.55m，相應海拔標高為381．02—381．66m。其樁長范圍內的地層結構及巖性情況依序如下：

    ②層為中砂，層厚3．4～5．8m，層底標高380．02～381．60m：為灰黃色，濕一飽和，稍密，砂質較純，顆粒級配一般，成分以長石和石英為主，含部分暗色礦物，本層下部含零星礫石。fk=180Kpa；

    ②一l層為粗砂：層厚o．7—1．10m，層底標高380．38～380．77m；為灰黃色，飽和，稍密，砂質較凈，含零星礫石。flc=180Kpa；

    ③層為粉質粘土，層厚8．90～10．8m，層底標高369．72—371．47；為黃褐，蘭灰色，可塑，土質均一，致密，含零星蝸牛殼，8.0~9.0m深度內土層呈硬塑。fk=240Kpa；

4、試樁參數和檢測設備情況

    4．1試驗樁設計直徑為400mm，樁長為lom，樁頂標高6．4m，樁間距為1．4m，正方形布置，素混凝土為C20；樁頂鋪設300ram厚的砂石褥墊層。

    4.2施工工藝為長螺旋鉆孔壓灌混凝土成樁工藝。

    4.3試驗樁27根，9根一組，共分為三組，樁試驗內容為：單樁極限承載力一組(三條)，要求單樁承載力標準值大于300KN；單樁復合地基一組，要求復合地基承載力標準值大于350Kpa；樁間土承載力二個，要求地基承載力標準值為240Kpa；并采用低應變動力檢測各樁身的完整性。

    4.4試驗、檢測設備情況：

    ①小應變檢測采用美國樁基動力公司產的P.I.T樁身完整性測試儀，方法為反射波法。

    ②單樁極限、單樁復合和樁間土試驗均采用堆重反力法。試驗所用的千斤頂、百分表及壓力表均經過計量部門進行了率定和檢定合格。

5、試驗結果

    5.1低應變測試情況：

    試驗所檢測的27根樁，各樁樁底反射信號清晰，說明樁身完整良好。

    5.2單樁豎向靜載試驗：

    試驗先進行了三根樁單樁豎向靜載試驗，當設計樁頂標高為6.4m，樁長為lom，樁徑為400mm，砼為 C20時，l89#、109#和1024#樁，其豎向抗壓極限承載力標準值為672KN。試驗數據驗制的Q—S曲線見圖1。

    5.3樁間土承載力試驗：

    由于該基礎樁采用長螺旋鉆孔壓灌砼的成孔工藝，避免了樁間土的擾動，保證了樁間土的承載力。共進行了兩處樁間土的承載力試驗，其壓板為園形鋼板，直徑為0.798m，面積為0.5m2，加載設備為一臺QYL320千斤頂。試驗數據繪制成P-S曲線見圖2。

    兩處的沉降量，分別為27.06mm和22.73mm，P—S曲線緩慢，無明顯拐點，最終未達到破壞。當Sl為0.0066，S2為0.0045時，樁間土承載力標準值>240Kpa。

    5.4單樁復合地基試驗，進行了一組，試驗壓板為矩形鋼板，邊長1.7m，面積為2.89m2。砂石墊層厚300；分十級加載，最大加載Q=700Kpa，其試驗數據繪制 Q—S曲線見圖3。

    從數據曲線圖中可知：當設計要求f sp=350Kpa時，相應荷載下沉沉降量為5.78mm，s／d=0.004時，完全滿足規范規定。

    當荷載增加至700Kpa時，相應荷載下沉沉降量為11.5mm，也未破壞，此時s／d=0.0082，也小于規范規定的0.01，故承載力按設計要求尚有潛力。

6、素混凝土樁復合地基技術和經濟分析

    6.1素混凝土樁復合地基技術分析：

    通過我們對該復合基地的試驗、研究和分析，認為剛性復合地基不但承載力較高，而且沉降量較小，它可以充分發揮和利用樁間土承載力。

    該項目進行工程樁施工共計llll根素混凝土灌注樁，經工程樁檢測抽查共224根樁，混凝土波速值在3100～4100m／s間，平均值為375m／s，根據砼和砼縱波波速有關關系確定，該場地樁身砼質量良好。單樁復合地基靜載檢測三組，當加荷到700Kpa時，總沉降量平均值為：36.29ram(最大值為52.40，最小值為24.12)而且Q—s曲線呈緩變形，說明在最終荷載下均未達到破壞狀態，當承載力基本值≥350Kpa時，其s／d值平均為0.0064，(最大s／d=0.008，最小s／d=0.0051)。故工程樁的承載力和試驗樁是一致的。

    該工程結構主體于2003年12月6日封頂，依據規范規定，進行了沉降觀測，不但沉降量小，而且沉降均勻(其中觀測點1為一l0.2；點l3為一ll.9；點l4為-10.8)。沉降觀測數據繪制成沉降圖4。

    綜合以上所述，剛性樁復合地基工程在咸陽市區同類地質條件下是可靠的，也是可行的。特別在渭河兩岸灘地段的高層建筑基礎工程中，這種工藝具有自己特有的優勢。

    6.2經濟分析：

    從投資經濟方面，正循環鉆孔鋼筋混凝土灌注樁(原設計方案)和長螺旋鉆孔壓注混凝土成樁(設計實施方案)兩種工藝性價比。

    通過表可以看出長螺旋鉆孔壓灌混凝土成樁工藝，該工藝在成陽地區雖然尚屬起步階段，但是其潛力是很大的，在同類地質條件下的高層建筑地基處理方案中，這種方案是比較好的，它主要的優點是：不受地下水位限制，無擠土效應，保證了樁間土的穩定；施工可以連續進行，而且不易造成縮徑、斷樁和塌孔等質量事故：單樁承載力高，并且能充分發揮樁土的共同作用；應用于高層建筑工程的地基處理，能獲得明顯的經濟效益。同時，施工中不用排污，保證了施工現場文明因而也相應取得了一定的社會效益。

參考文獻：

[1]國家標準《建筑樁基礎技術規范》JGJ94—94；   

[2]國家標準《建筑地基處理技術規范》JGJ79—2002；

[3]國家標準《建筑地基基礎設計規范)CB一50007—2002；

[4]《咸陽超凡大廈素混土灌注樁復合地基試驗報告》陜西省工程質檢一站；

[5]《咸陽超凡大廈沉降檢測報告》機械勘察研究院；

[6]《超凡大廈·巖土工程勘察報告》陜西工程勘察研究院。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)