淺析大直徑素混凝土樁復(fù)合地基設(shè)計和施工以及監(jiān)測的實施

孔文健

摘? ?要：通過地質(zhì)和建筑設(shè)計地基承載力、變形等要求的資料收集與整理，確立了大直徑混凝土樁復(fù)合地基的適宜性，完成了相應(yīng)的設(shè)計和專家審查;通過對現(xiàn)場施工的控制、驗收，經(jīng)第三方檢測，本復(fù)合地基達(dá)到設(shè)計要求，同時對建筑主體在建設(shè)過程中進(jìn)行沉降監(jiān)測，滿足國家相關(guān)變形規(guī)定，驗證了設(shè)計的安全性;同時本工程也為業(yè)主節(jié)省了工期，為業(yè)主創(chuàng)造了更好的效益。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)風(fēng)化巖地基? 大直徑素混凝土樁復(fù)合地基? 沉降監(jiān)測

中圖分類號：TU472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（a）-0001-04

建筑物4號樓主樓21F+1層，室外地面以上總高為67.05m。建筑物基本情況見表1。

該工程主體原設(shè)計采用筏板基礎(chǔ)，持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，基礎(chǔ)開挖后，地基為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，厚度較大，天然地基承載力達(dá)不到設(shè)計要求，擬采用大直徑素混凝土樁復(fù)合地基，處理后地基承載力要求≥600kPa，壓縮模量≥20MPa。

1? 工程水文地質(zhì)條件及設(shè)計參數(shù)取值

（1）場區(qū)地基開挖后，地層主要為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組（J3P）泥質(zhì)砂巖，其巖性特征如下：褐紅色，粉粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，薄～中厚層狀構(gòu)造，表層強(qiáng)風(fēng)化，巖石較破碎，巖質(zhì)較軟，埋深在444.45～445.09m，層厚3.8～4.3m;其下為中等風(fēng)化巖石，巖芯多呈短柱狀，巖質(zhì)硬，埋深在440.65～440.86m，此層未揭穿;（2）場地內(nèi)地下水主要為基巖裂隙水，水量較小，埋藏較淺，無統(tǒng)一自由水面。巖石裂隙水受大氣降水及地下水逕流補(bǔ)給，水位變化主要受季節(jié)性控制。（3）基坑已開挖至標(biāo)高444.4m處，筏板下地基持力層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（而非詳勘報告所示的中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖）。根據(jù)施工勘察階段的巖土工程勘察報告，各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及設(shè)計參數(shù)取值見表2、表3。

2? 復(fù)合地基工程設(shè)計

（1）樁長。

以中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖為樁底持力層，嵌入長度≮1.50m。取本樓施工勘察報告中1、2、3、4、5號鉆孔及剖面資料作為計算依據(jù)，計算結(jié)果如表3所示。

（2）樁徑。

根據(jù)地區(qū)已有建筑經(jīng)驗及現(xiàn)場實際情況，擬采用旋挖機(jī)械干法成孔，設(shè)計樁徑為750mm。

（3）樁間距。

筏板基礎(chǔ)下揭露地基土為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，該層承載力特征值fak取260kPa。各土層的樁的側(cè)阻力特征值qsi為：強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：70kPa;中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：190kPa。樁端位于中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖上，嵌入中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖不少于1.5m，樁端端阻力特征值qp為2000kPa。單樁豎向承載力特征值Ra：Ra=upΣqsi×lpi+αpqp×Ap= 2195.8KN? ?取值Ra=2150KN。由設(shè)計要求復(fù)合地基承載力特征值fspk=600KPa，按fspk=m×Ra/Ap+ β（1-m）fsk得，m=（fspk-βfsk）/（Ra/Ap-βfsk），m=0.079，一根樁擔(dān)負(fù)的面積A= Ap/m=5.592，采用正方形布樁， S=2.36，取S=2.30m（筏板邊緣處因與樁位相距較遠(yuǎn)，適當(dāng)增加樁點），處理范圍內(nèi)布置樁數(shù)為158，實際置換率m= Ap/A= 0.083>0.079，設(shè)計后復(fù)合地基承載力特征值達(dá)到fspk=620.8 kPa≥600kPa，滿足建筑主體設(shè)計要求。

（4）壓縮模量。

地基處理后的變形計算應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）規(guī)定計算復(fù)合地基壓縮模量Esp，復(fù)合土層的分層與天然地基相同，各復(fù)合土層的壓縮模量等于該層天然地基壓縮模量的ξ倍，ξ值按下式確定：由ξ=fspk/）fsk及Esp=ξ×Es，ξ= 2.307得最小Esp=46.14MPa≥20MPa;滿足建筑設(shè)計要求。

（5）樁體強(qiáng)度：樁頂σp max=Ra max/Ap= 2195.8 /0.442=4972.8kPa，樁體抗壓強(qiáng)度fcu≥3σp=14.9MPa，由于工期較緊，要求砼前期強(qiáng)度較高，樁體強(qiáng)度等級取C25。

（6）褥墊層：根據(jù)建筑物荷載及基底土質(zhì)情況，結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗，樁頂設(shè)置20cm厚砂碎石褥墊層，中砂碎石比為1：3，最大粒徑不宜大于20mm;再在其上鋪設(shè)10cm的C15砼墊層進(jìn)行封閉，防止地下水軟化樁間土層，鋪設(shè)范圍為各邊外擴(kuò)300mm。

（7）復(fù)合地基的構(gòu)成及樁的布置。

樁復(fù)合地基的構(gòu)成見圖1、圖2;建筑地基處理的實際布樁數(shù)為158根，見圖3。

3? 復(fù)合地基工程施工控制及檢測

（1）成樁工藝：采用旋挖鉆機(jī)干法成孔，場地平整確保鉆機(jī)施工有平臺;選擇合適的旋挖鉆頭;編制合理的施工材料與混凝土計劃;對各樁位采用全站儀進(jìn)行測放并測定標(biāo)高，做好護(hù)樁，同時對各樁位軸線進(jìn)行復(fù)核，施工過程中及時對各樁位進(jìn)行復(fù)檢;旋挖鉆機(jī)應(yīng)移動平穩(wěn)就位，同時對鉆機(jī)周圍進(jìn)行有效清理，鉆機(jī)對中前復(fù)核樁位，啟動電腦自動復(fù)位，鉆機(jī)自行調(diào)整至鉆桿、鉆頭中心和樁位中心點對準(zhǔn);鉆進(jìn)中根據(jù)地層的變化及時調(diào)整鉆頭類別，同時及時復(fù)核地層，并作好記錄，鉆至設(shè)計標(biāo)高并復(fù)核達(dá)到設(shè)計要求的持力層深度后清孔。清底工作對復(fù)合地基承載力影響極大，擬在成孔后用專門的清底鉆頭結(jié)合人工方式清理沉渣，沉渣厚度控制在2cm以內(nèi)。成孔完成時和澆樁前加強(qiáng)檢測。清孔時，鉆頭下降到原鉆探深度，原位正向旋轉(zhuǎn)4-5轉(zhuǎn)鉆頭，使孔底的沉渣旋入容斗內(nèi)，同時利用旋挖斗的平底斗齒將孔底清理為平底，然后提出旋挖斗卸渣。要求第一次掏渣后需用測繩或鋼尺檢測孔深，如測量深度和鉆進(jìn)深度一致，清孔合格，否則應(yīng)用旋挖斗繼續(xù)清渣至合格。清孔后及時用測量孔深，復(fù)核設(shè)計孔深，并記錄，檢查孔的孔徑、傾斜度等各項指標(biāo)是否合格;澆注混凝土前應(yīng)復(fù)檢孔深，看是否有塌孔發(fā)生，如遇塌孔或沉渣過厚時，及時用旋挖斗進(jìn)行二次清孔。

（2）復(fù)合地基檢測。

復(fù)合地基檢測前的樁體養(yǎng)護(hù)期應(yīng)不小于14天。由具有法定資格的地基檢測單位進(jìn)行復(fù)合地基檢測。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）及本工程實際情況，復(fù)合地基檢測采用：A單樁承載力載荷試驗，試驗數(shù)量為總樁數(shù)1%，且單體工程的試驗數(shù)量不得少于3點，最終確定試驗根數(shù)為3個;B樁間土地基承載力載荷試驗，試驗數(shù)量為總樁數(shù)1%，且單體工程的試驗數(shù)量不得少于3點，最終確定試驗根數(shù)為3個;C低應(yīng)變樁身完整性檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)158根。

4? 建筑主體沉降監(jiān)測

依據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8/2016）、《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）等布設(shè)的基準(zhǔn)點3個、變形觀測點位12個，于建筑到地下室負(fù)1層頂開始埋點測量，每建筑加載三層觀測一次，封頂后1～3個月左右觀測一次（視荷載加載速度而定），直至沉降數(shù)據(jù)達(dá)到《建筑變形測量規(guī)程》規(guī)定的穩(wěn)定性指標(biāo)時可停止觀測工作。

5? 結(jié)語

（1）本設(shè)計經(jīng)四川省非本單位有關(guān)專家組成的專家組外部審查合格;

（2）本設(shè)計在業(yè)主、監(jiān)理及建設(shè)行政主管部門的監(jiān)督下完成了專項施工，各項合格;

（3）本地基處理工程完工后經(jīng)專門第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測合格，達(dá)到建筑設(shè)計的要求;

（4）本設(shè)計經(jīng)主體沉降觀測，建筑總體沉降達(dá)到穩(wěn)定條件，其變形滿足相關(guān)規(guī)范要求;

（5）本設(shè)計從設(shè)計、施工到檢測總計工期1個月，較其他方案都節(jié)省了工期和造價。

參考文獻(xiàn)

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