素混凝土灌注樁復(fù)合地基在高層建筑中應(yīng)用探討

呂 浩l  趙振河2  汪 波2

(1．咸陽(yáng)超凡房地產(chǎn)公司；2．陜西省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院710082西安)

1、前言

    素混凝土灌注樁復(fù)合地基，通過(guò)調(diào)整樁長(zhǎng)、樁徑、樁距等參數(shù)，可以使地基承載力大大提高；同時(shí)它的沉降、變形量小，施工簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，工地污染小，低造價(jià)等特點(diǎn)，使它明顯表現(xiàn)出了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

    近年來(lái)，建設(shè)部將該項(xiàng)目的的科研成果在全國(guó)推廣應(yīng)用。該復(fù)合地基做法在西安地區(qū)小高層中應(yīng)用較多，高層中偶有應(yīng)用，而在咸陽(yáng)地區(qū)，則從未應(yīng)用過(guò)。筆者根據(jù)超凡大廈工程的位置和地質(zhì)條件，會(huì)同陜西省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院和省內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家對(duì)該工程的地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行了多個(gè)比較，最后確定采用素混凝土灌注樁復(fù)合地基方案�，F(xiàn)結(jié)合超凡大廈(22層)采用索混凝土灌注樁復(fù)合地基工程的試驗(yàn)和應(yīng)用概況，介紹該剛性樁的工程性狀和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，以及砼、樁間土和復(fù)合樁等各參數(shù)的檢測(cè)結(jié)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(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為梁板式筏板基礎(chǔ)。地基采用低標(biāo)號(hào)(C20)素混凝土鉆孑L灌注樁復(fù)合地基。為了不擾動(dòng)原樁間土，故采用長(zhǎng)螺旋鉆孑L壓灌混凝土成樁工藝。

3、建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

    建設(shè)場(chǎng)地位于咸陽(yáng)市人民東路與東風(fēng)路什字東北角，地貌單元屬渭河北岸一級(jí)階地。本場(chǎng)地地下水屬潛水類(lèi)型，勘察時(shí)期地下水埋深為5.2~5.55m，相應(yīng)海拔標(biāo)高為381．02—381．66m。其樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)及巖性情況依序如下：

    ②層為中砂，層厚3．4～5．8m，層底標(biāo)高380．02～381．60m：為灰黃色，濕一飽和，稍密，砂質(zhì)較純，顆粒級(jí)配一般，成分以長(zhǎng)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(biāo)高380．38～380．77m；為灰黃色，飽和，稍密，砂質(zhì)較凈，含零星礫石。flc=180Kpa；

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

4、試樁參數(shù)和檢測(cè)設(shè)備情況

    4．1試驗(yàn)樁設(shè)計(jì)直徑為400mm，樁長(zhǎng)為lom，樁頂標(biāo)高6．4m，樁間距為1．4m，正方形布置，素混凝土為C20；樁頂鋪設(shè)300ram厚的砂石褥墊層。

    4.2施工工藝為長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土成樁工藝。

    4.3試驗(yàn)樁27根，9根一組，共分為三組，樁試驗(yàn)內(nèi)容為：?jiǎn)螛稑O限承載力一組(三條)，要求單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于300KN；單樁復(fù)合地基一組，要求復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于350Kpa；樁間土承載力二個(gè)，要求地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為240Kpa；并采用低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)各樁身的完整性。

    4.4試驗(yàn)、檢測(cè)設(shè)備情況：

    ①小應(yīng)變檢測(cè)采用美國(guó)樁基動(dòng)力公司產(chǎn)的P.I.T樁身完整性測(cè)試儀，方法為反射波法。

    ②單樁極限、單樁復(fù)合和樁間土試驗(yàn)均采用堆重反力法。試驗(yàn)所用的千斤頂、百分表及壓力表均經(jīng)過(guò)計(jì)量部門(mén)進(jìn)行了率定和檢定合格。

5、試驗(yàn)結(jié)果

    5.1低應(yīng)變測(cè)試情況：

    試驗(yàn)所檢測(cè)的27根樁，各樁樁底反射信號(hào)清晰，說(shuō)明樁身完整良好。

    5.2單樁豎向靜載試驗(yàn)：

    試驗(yàn)先進(jìn)行了三根樁單樁豎向靜載試驗(yàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高為6.4m，樁長(zhǎng)為lom，樁徑為400mm，砼為 C20時(shí)，l89#、109#和1024#樁，其豎向抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為672KN。試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)制的Q—S曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

    5.3樁間土承載力試驗(yàn)：

    由于該基礎(chǔ)樁采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌砼的成孔工藝，避免了樁間土的擾動(dòng)，保證了樁間土的承載力。共進(jìn)行了兩處樁間土的承載力試驗(yàn)，其壓板為園形鋼板，直徑為0.798m，面積為0.5m2，加載設(shè)備為一臺(tái)QYL320千斤頂。試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成P-S曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

    兩處的沉降量，分別為27.06mm和22.73mm，P—S曲線(xiàn)緩慢，無(wú)明顯拐點(diǎn)，最終未達(dá)到破壞。當(dāng)Sl為0.0066，S2為0.0045時(shí)，樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值>240Kpa。

    5.4單樁復(fù)合地基試驗(yàn)，進(jìn)行了一組，試驗(yàn)壓板為矩形鋼板，邊長(zhǎng)1.7m，面積為2.89m2。砂石墊層厚300；分十級(jí)加載，最大加載Q=700Kpa，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制 Q—S曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

    從數(shù)據(jù)曲線(xiàn)圖中可知：當(dāng)設(shè)計(jì)要求f sp=350Kpa時(shí)，相應(yīng)荷載下沉沉降量為5.78mm，s／d=0.004時(shí)，完全滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定。

    當(dāng)荷載增加至700Kpa時(shí)，相應(yīng)荷載下沉沉降量為11.5mm，也未破壞，此時(shí)s／d=0.0082，也小于規(guī)范規(guī)定的0.01，故承載力按設(shè)計(jì)要求尚有潛力。

6、素混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析

    6.1素混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)分析：

    通過(guò)我們對(duì)該復(fù)合基地的試驗(yàn)、研究和分析，認(rèn)為剛性復(fù)合地基不但承載力較高，而且沉降量較小，它可以充分發(fā)揮和利用樁間土承載力。

    該項(xiàng)目進(jìn)行工程樁施工共計(jì)llll根素混凝土灌注樁，經(jīng)工程樁檢測(cè)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(jù)砼和砼縱波波速有關(guān)關(guān)系確定，該場(chǎng)地樁身砼質(zhì)量良好。單樁復(fù)合地基靜載檢測(cè)三組，當(dāng)加荷到700Kpa時(shí)，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(xiàn)呈緩變形，說(shuō)明在最終荷載下均未達(dá)到破壞狀態(tài)，當(dāng)承載力基本值≥350Kpa時(shí)，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(yàn)樁是一致的。

    該工程結(jié)構(gòu)主體于2003年12月6日封頂，依據(jù)規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行了沉降觀(guān)測(cè)，不但沉降量小，而且沉降均勻(其中觀(guān)測(cè)點(diǎn)1為一l0.2；點(diǎn)l3為一ll.9；點(diǎn)l4為-10.8)。沉降觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制成沉降圖4。

    綜合以上所述，剛性樁復(fù)合地基工程在咸陽(yáng)市區(qū)同類(lèi)地質(zhì)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(chǔ)工程中，這種工藝具有自己特有的優(yōu)勢(shì)。

    6.2經(jīng)濟(jì)分析：

    從投資經(jīng)濟(jì)方面，正循環(huán)鉆孔鋼筋混凝土灌注樁(原設(shè)計(jì)方案)和長(zhǎng)螺旋鉆孔壓注混凝土成樁(設(shè)計(jì)實(shí)施方案)兩種工藝性?xún)r(jià)比。

    通過(guò)表可以看出長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土成樁工藝，該工藝在成陽(yáng)地區(qū)雖然尚屬起步階段，但是其潛力是很大的，在同類(lèi)地質(zhì)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(yōu)點(diǎn)是：不受地下水位限制，無(wú)擠土效應(yīng)，保證了樁間土的穩(wěn)定；施工可以連續(xù)進(jìn)行，而且不易造成縮徑、斷樁和塌孔等質(zhì)量事故：?jiǎn)螛冻休d力高，并且能充分發(fā)揮樁土的共同作用；應(yīng)用于高層建筑工程的地基處理，能獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，施工中不用排污，保證了施工現(xiàn)場(chǎng)文明因而也相應(yīng)取得了一定的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》JGJ94—94；   

[2]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79—2002；

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[4]《咸陽(yáng)超凡大廈素混土灌注樁復(fù)合地基試驗(yàn)報(bào)告》陜西省工程質(zhì)檢一站；

[5]《咸陽(yáng)超凡大廈沉降檢測(cè)報(bào)告》機(jī)械勘察研究院；

[6]《超凡大廈·巖土工程勘察報(bào)告》陜西工程勘察研究院。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)