某項目樁基沉降計算探討

易萬元，曾紀文

(湖北省城市地質(zhì)工程院，湖北武漢 430072)

1 工程概況

武漢市某項目由7棟(1#～7#樓)32層及2～5層的配套及商業(yè)用房組成，設一層地下室。

建筑物主樓下樁基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑為Φ800，樁端持力層為⑥-2層卵石層，設計進入持力層深度≥6 m，有效樁長≥46 m。樁身混凝土強度等級為C45，單樁承載力極限值為12 000 kN，建筑樁基設計等級為甲級。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況

經(jīng)鉆探查明，場地覆蓋層厚56．2～63．0 m，為第四系全新統(tǒng)長江沖洪積層，具明顯二元結構特征，從上至下顆粒逐漸變粗。上部由粘性土組成，下部由砂類土組成。場地下伏基巖為角礫巖，巖性穩(wěn)定(表1)。

場地地下水為上部雜填土中的上層滯水及砂層、卵礫石層中的承壓水以及下部基巖中的裂隙水等三種類型水。場區(qū)內(nèi)③-1層粉質(zhì)粘土夾粉土、粉砂;③-2層粉砂夾粉土、粉質(zhì)粘土，局部粘性土含量較高則弱透水，粉砂含量高則透水。賦存于基巖裂隙水，主要賦存于場地基巖裂隙中，總體水量較小且不均勻。

3 樁基檢測情況

按照設計及相關規(guī)范要求，樁基工程委托第三方進行了相關檢測工作。

表1 工程地質(zhì)分層表Table 1 Layer table of engineering geology

3．1 破壞性試樁檢測

在工程樁施工前，按設計要求進行了三組破壞性試樁檢測(表2)。

表2 破壞性試樁靜載試驗結果Table 2 Static load test results of destructive test pile

3．2 工程樁靜載驗收檢測

按照設計及相關規(guī)范要求，在開挖驗收階段，進行了7根樁的靜載試驗，其中在基坑內(nèi)隨機抽取122#樁做靜載試驗(表3)。

表3 工程樁靜載試驗結果Table 3 Static load test results of engineering pile

3．3 工程樁其他驗收檢測

按照設計及相關規(guī)范要求，分別進行了低應變、聲波檢測、鉆芯檢測(表4)。

表4 工程樁其他驗收檢測結果Table 4 Other acceptance test results of engineering pile

根據(jù)上述檢測結果，檢測單位出具的檢測報告綜合評定為本工程樁基承載力、樁身完整性、檢測深度范圍內(nèi)樁身強度、樁端沉渣均小于規(guī)范和設計要求，檢測樁長均與施工申報樁長基本相符，各項檢測結果均滿足設計及規(guī)范要求［1］。

4 房屋沉降監(jiān)測情況

4．1 監(jiān)測結果

在上部結構施工過程中，建設單位委托第三方于2013年8月—2015年1月對 A1/2#樓、A3/4#樓、B5#樓、B6/7#樓進行了26次沉降觀測工作，沉降觀測布點見圖1。根據(jù)觀測報告，經(jīng)統(tǒng)計歸納各樓棟累計沉降量見表5、沉降速率曲線見圖2(僅提供A1/2#樓，其他樓棟類似)。

圖1 沉降觀測布點示意圖Fig．1 Schematic diagram of settlement observation points

4．2 沉降分析

根據(jù)累計沉降量及各樓棟沉降速率圖，分析如下:

(1)各樓棟累計沉降量達41．48～42．86 mm，遠超過類似樁基工程的沉降量，樁基沉降處于臨界狀態(tài)，若沉降繼續(xù)增大，勢必造成基礎底板開裂，后果嚴重。

(2)各樓棟結構基礎的傾斜均滿足《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007—2011)5．3．4 條款要求［2］，整個建筑未發(fā)生不均勻沉降。

表5 各樓棟累計沉降量Table 5 Accumulated settlement of the building

(3)2015年1月17日后沉降速率均＜0．04 mm/d，各樓棟沉降均已進入穩(wěn)定收斂階段，滿足《建筑變形測量規(guī)范》(JGJ8—2007)5．5．5 條款要求［3］。

5 沉降量計算分析

根據(jù)試驗試樁及工程樁試樁靜載驗收結果，本工程樁基承載力及試驗樁沉降均滿足設計及規(guī)范要求。

圖2 A1/2#樓沉降速率曲線圖Fig．2 Curve of A1/2#building sedimentation rate

根據(jù)工程樁低應變、超聲波、鉆芯檢測結果，本項目樁基樁身完整性、檢測深度范圍內(nèi)樁身強度、樁端沉渣均小于規(guī)范和設計要求，檢測樁長均與施工申報樁長基本相符，各項檢測結果均滿足設計及規(guī)范要求，施工質(zhì)量滿足要求。

本工程樁端持力層為⑥-2卵石層，群樁距徑比＜6，有效樁長46 m，長徑比57，會產(chǎn)生群樁效應。

群樁效應是指群樁基礎受豎向荷載后，由于承臺、樁、土的相互作用使其樁側阻力、樁端阻力、沉降等性狀發(fā)生變化而與單樁明顯不同，承載力往往不等于各單樁承載力之和這一現(xiàn)象，可根據(jù)《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ94—2008)中 5．5．7-5．5．11 條計算樁基沉降［4］。

現(xiàn)以A1/2#樓為例，工程樁有效樁長46．1 m，承臺底埋深4．0 m，工程樁入持力層⑥-2卵石層6．0 m，持力層平均厚度11．6 m，樁端壓縮層平均厚度:⑥-2卵石層5．6 m，⑦-1角礫巖強風化層2．0 m，沉降計算深度至⑦-2角礫巖中風化層頂。

根據(jù)建筑物設計參數(shù)、樁基設計參數(shù)，式中荷載效應準永久組合下承臺底平均附加壓力p0=688 kPa。

根據(jù)樁基平面布置，矩形長寬比6，查樁基規(guī)范附錄D進行沉降計算(表6)。

表6 樁基計算沉降量Table 6 Calculated settlement of pile foundation 單位:mm

s'=s1+s2=160．34 mm

根據(jù)樁基規(guī)范式 5．5．9-1、式 5．5．9-2，并查附錄E，經(jīng)計算 ψe=0．403 7 。

根據(jù)樁基規(guī)范5．5．11條，經(jīng)內(nèi)插法計算經(jīng)驗系數(shù)ψ =0．547 。

s=ψ·ψe·s'=0．547 ×0．403 7 ×160．34=35．41 mm同理，可計算出其它樓棟樁基沉降量(表7)。

表7 各樓棟計算沉降與實測沉降對比Table 7 The comparison between the calculated settlement and the measured settlement of the each building

根據(jù)上表對比結果，計算最終沉降小于實測沉降，可認為與受當?shù)亟?jīng)驗、持力層情況、土的壓縮性、土層剖面等因素影響的經(jīng)驗系數(shù)選擇有關，本案例樁端持力層為卵石層，設計計算沉降時將經(jīng)驗系數(shù)平均上調(diào)約0．11，再根據(jù)沉降計算結果調(diào)整樁基設計，使最終沉降滿足規(guī)范要求。

6 結語

鑒于以上群樁沉降量計算及分析，按照等效作用分層總和法(即樁基規(guī)范法)進行計算，通過引入樁基等效沉降系數(shù)ψe，考慮了群樁樁距、樁徑、樁長等幾何特性諸因素對樁基礎沉降的影響。但經(jīng)驗系數(shù)ψ的取值受當?shù)亟?jīng)驗、持力層情況、土的壓縮性、土層剖面等因素影響較大，對可壓縮性持力層中群樁沉降量設計計算時，可考慮將經(jīng)驗系數(shù)調(diào)大一點，充分考慮地域性、地層等情況對群樁沉降量的影響。

本文不足之處為僅從一個工程實例分析群樁基礎樁端位于可壓縮性地層時，得出沉降量計算經(jīng)驗系數(shù)上調(diào)值存有局限性，僅供本地區(qū)的設計施工人員參考。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．建筑基樁檢測技術規(guī)范:JGJ106—2014［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2014．

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．建筑地基基礎設計規(guī)范:GB50007—2011［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．建筑變形測量規(guī)范:JGJ8—2007［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007．

［4］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．建筑樁基技術規(guī)范:JGJ94—2008［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008．

(責任編輯:陳文寶)