摘要:文章根據(jù)工程地質(zhì)條件及建筑物性質(zhì)選擇建筑物的基礎(chǔ)類(lèi)型,對(duì)已確定樁基礎(chǔ)進(jìn)行樁型分析,同時(shí)提出了樁基施工中的注意事項(xiàng),為其他同類(lèi)問(wèn)題提供借鑒。

關(guān)鍵詞:建筑基礎(chǔ);地基基礎(chǔ);樁基礎(chǔ);樁型

中圖分類(lèi)號(hào):TU435文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)20-0135-02

隨著工程建設(shè)快速發(fā)展,越來(lái)越多的建筑天然地基無(wú)法滿(mǎn)足承載力要求,特別是高層建筑需要使用深基礎(chǔ),這就需要對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行勘探和分析,以確定建筑物使用基礎(chǔ)類(lèi)型。

一、建筑物概況

建筑物由兩座主樓、裙樓、藝術(shù)劇院及純地下室(無(wú)上部建筑)組成;整個(gè)地塊均設(shè)有三層地下室,框架結(jié)構(gòu),高度為14.80米,設(shè)計(jì)地面標(biāo)高為7.80米;其中兩座主樓均為50層,高度220m,框架-核心筒結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)單柱最大荷重為90000kN,基底壓力為850kN/m2;裙樓為7層,高度27.80m,框架結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)單柱荷重為12000kN;藝術(shù)劇院為1～3層,高度23.00米,框剪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)單柱荷重為10000kN;純地下室設(shè)計(jì)單柱最大荷載約6500kN。各建筑物對(duì)差異沉降敏感,建筑安全等級(jí)為二級(jí)。建筑物分布如圖1所示:

地塊勘探成果:按建筑地塊,網(wǎng)格狀布設(shè)鉆探孔位,其勘探成果見(jiàn)表1:

在全分化花崗巖和強(qiáng)分化花崗巖層中遇較大孤石,鉆遇率9.3%;地下潛水面較淺,地面下0.2m就是穩(wěn)定靜水面,地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

二、基礎(chǔ)方案分析

根據(jù)建筑物性質(zhì),設(shè)計(jì)荷重及所處地段工程地質(zhì)條件的差異,對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行分析:

(一)主樓(A、B)

根據(jù)場(chǎng)地地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和巖土層結(jié)構(gòu)分析,按地下室基底設(shè)計(jì)標(biāo)高-7.00m開(kāi)挖后,坑底巖性主要由粉質(zhì)粘土②及殘積粘性土④組成,以上兩層地基承載力特征值相當(dāng)(均為200kPa),經(jīng)深寬修正后地基承載力可達(dá)380kPa,地基承載力無(wú)法滿(mǎn)足主樓采用天然地基筏形基礎(chǔ)的荷載要求,故主樓不具備采用天然地基筏形基礎(chǔ)的條件,應(yīng)采用樁筏復(fù)合基礎(chǔ)。

樁型選擇要做到經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行,除應(yīng)滿(mǎn)足建筑物結(jié)構(gòu)荷載、變形的要求外,同時(shí)需考慮成樁的可能性以及對(duì)周邊環(huán)境的影響。本場(chǎng)地各風(fēng)化帶基巖的埋深變化很大,(碎塊狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥頂板埋深為69.70～95.30m(標(biāo)高-63.28m～-88.73m),中風(fēng)化花崗巖⑦頂板埋深77.40～105.10米(標(biāo)高為-70.65m～-98.53m),埋藏均較深,扣除地下室以后埋深一般大于60m,故不宜采用人工挖孔灌注樁;由于本場(chǎng)地孤石埋深為32.90～53.20m,多集中在40～48m,主要分布在全風(fēng)化花崗巖⑤和(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥之中,因此,不適宜采用全套管取土樁方案,也不適宜采用全套管取土樁+PHC樁的組合樁。主樓荷重較大、且較為集中,預(yù)應(yīng)力混凝土管樁單樁承載力無(wú)法滿(mǎn)足主樓的荷載要求,且場(chǎng)地地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性,對(duì)管樁接樁部位的防腐處理較困難,故不宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁;因此,根據(jù)建筑物性質(zhì)、場(chǎng)地工程地質(zhì)和周邊環(huán)境條件,大直徑?jīng)_、鉆孔灌注樁或大直徑錘擊沉管灌注樁,或者TSC樁(薄壁鋼管離心混凝土管樁)均較適宜,下面就各種樁型具體情況進(jìn)行分析:

1.沖、鉆孔灌注樁。采用沖、鉆孔灌注樁一般以(碎裂狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥作為樁端持力層(局部該層埋藏較深地段則以(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥作為樁端持力層),樁徑采用φ1500～1800mm,有效樁長(zhǎng)一般在65m左右。該樁具單樁承載力大、樁徑、樁長(zhǎng)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇,能適應(yīng)各巖土層;但容易出現(xiàn)孔斜、卡鉆、掉鉆等事故,樁身質(zhì)量不易控制,常常出現(xiàn)孔底沉渣過(guò)厚、樁身縮徑、夾泥等問(wèn)題,影響樁基承載力,且過(guò)厚、過(guò)濃的泥漿,若處理不當(dāng),影響樁周側(cè)阻力的發(fā)揮;本場(chǎng)地發(fā)育有孤石,沖孔施工時(shí)易沿孤石面產(chǎn)生偏斜,而糾偏工作需要較長(zhǎng)時(shí)間,且嵌巖施工時(shí)速度慢、工期較長(zhǎng),同時(shí)施工過(guò)程中的廢排量大,易污染環(huán)境。為了有效控制長(zhǎng)樁的孔底沉渣,用孔底高壓注漿的方案,同時(shí)選擇有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍,采用氣舉反循環(huán)方法進(jìn)行處理。

2.大直徑錘擊沉管灌注樁。本場(chǎng)地孤石埋深在32.90～53.20m,多集中在40～48m,且場(chǎng)地全風(fēng)化巖⑤頂板埋深26.20～61.20m,(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥頂板埋深29.60～67.60m,因此,本場(chǎng)地基本適宜采用大直徑錘擊沉管灌注樁。采用該樁型一般以(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥作為樁端持力層(局部殘積土④埋藏較深則以該層作為樁端持力層),樁徑采用φ700mm～800mm,采用大功率(7噸以上)的錘擊沉管灌注樁,有效樁長(zhǎng)一般在24～42m左右(大部分在32～38m)。對(duì)埋深較淺就遇到孤石樁點(diǎn),采用補(bǔ)樁增強(qiáng)的措施,對(duì)個(gè)別無(wú)法施工的樁點(diǎn),采用引孔措施。

采用大直徑錘擊沉管灌注樁樁孔施工受地下水影響小,孔壁穩(wěn)定性相對(duì)較好,不存在接樁、砍樁問(wèn)題,抗水平力較強(qiáng),成樁質(zhì)量較易控制。其不足之處就是擠土效應(yīng)明顯,施工中局部地下水水頭較高時(shí),易造成混凝土離析,影響樁身質(zhì)量;且該樁型施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大噪音、廢氣、振動(dòng),對(duì)周邊居民影響大。

3.TSC樁(薄壁鋼管混凝土管樁)。TSC樁型一般選擇以(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥(局部地段夾有微風(fēng)化巖孤石地段則以全風(fēng)化巖⑤作為樁端持力層)作為樁端持力層,樁徑采用φ50～600mm,在樁端進(jìn)入持力層1.0m的情況下,有效樁長(zhǎng)可達(dá)36.0～52.0m左右。同樣,該樁型選擇也和大直徑錘擊沉管灌注樁施工相仿,同樣受場(chǎng)地孤石分布埋深的影響,因此,基本適宜采用薄壁鋼管混凝土管樁施工。該樁具有較高的豎向和水平承載力(φ500mm的TSC樁樁身承載力特征值為3300kN、極限彎距大于240kN·m),成樁質(zhì)量易于控制,單樁承載力穩(wěn)定可靠,且機(jī)械施工速度快,無(wú)環(huán)境污染。場(chǎng)地地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性,對(duì)接樁部位及樁身的防腐處理均具有一定的難度,應(yīng)選取有代表性地段進(jìn)行試樁,并進(jìn)行必要的檢測(cè),以校驗(yàn)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)、成樁質(zhì)量和單樁承載力。

(二)藝術(shù)劇院

藝術(shù)劇院為1～3層,設(shè)有三層地下室,地下室基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高后,坑底地基土主要為粉質(zhì)粘土②及殘積粘性土④,以上兩層地基承載力特征值相當(dāng)(均為200kPa),經(jīng)深寬修正后地基承載力可達(dá)380kPa,可滿(mǎn)足建筑物采用天然地基筏形基礎(chǔ)的荷載要求,藝術(shù)劇院可以采用天然地基筏形基礎(chǔ),以粉質(zhì)粘土②及殘積粘性土④作為基礎(chǔ)持力層。由于建筑物對(duì)差異沉降敏感,為避免因與主樓建筑采取不同的基礎(chǔ)型式而引起不均勻沉降,藝術(shù)劇院亦可采取與主樓一樣的樁基方案,一般選擇以(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥作為樁端持力層,但為經(jīng)濟(jì)可適當(dāng)調(diào)小樁徑及樁長(zhǎng)。

(三)純地下室(無(wú)上部建筑)

地下室基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高后,坑底巖性主要由粉質(zhì)粘土②和殘積粘性土④組成(局部地段為中砂③),考慮到建筑物整體性,為加強(qiáng)建筑物的整體剛度,純地下室采用天然地基筏基方案,以粉質(zhì)粘土②和殘積粘性土④(局部為中砂③)作為基礎(chǔ)持力層。另外也可結(jié)合抗浮設(shè)計(jì),采用與主、裙樓相同的樁基方案,一般選擇以(散體狀)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥作為樁端持力層,同樣可適當(dāng)調(diào)小樁徑及樁長(zhǎng)。

三、結(jié)語(yǔ)

建筑物基礎(chǔ)是建筑物根本,在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案時(shí)必須詳細(xì)分析場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、建筑物性質(zhì),并設(shè)計(jì)出科學(xué)合理基礎(chǔ)方案。在特定有孤石的地層,樁點(diǎn)施工時(shí)可以采取補(bǔ)樁增強(qiáng)的措施,對(duì)個(gè)別無(wú)法施工的樁點(diǎn),采用引孔措施。在已確定使用樁基時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制成樁質(zhì)量,并注意在樁基施工過(guò)程中盡量減少對(duì)居民、環(huán)境影響。

參考文獻(xiàn)

[1]巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)[S].

[2]建筑樁基技術(shù)規(guī)范(JGJ94-2008)[S].

作者簡(jiǎn)介:楊義剛(1979-),男,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院研究生,研究方向:建筑工程。