刚性桩复合地基工程设计与施工实例

２０１４　ＮＯ．０２（下）　ＮｅＷ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｚｉｅｓ　工程技术　刚性桩复合地基工程设计与施工实例　丁穗平　（广东湛江５２４００９）　摘要：本文介绍了软土地基，多层建筑采用刚性桩复合地基的设计与施工，并附工程实例。　关键词：刚性桩复合地基；工程设计；施工实例　中图分类号：ＴＵ４７　一文献标识码：Ａ　、前言　高应力区比天然　地基±的●曩力掌性麓指标物曩性质　匀学性质　剪切试敬　压缩　试验　蟓位　试　ｔ－－　建议采ｊＩｌ　近些年，广东省湛江市在市区近海　地基及桩基础高　区域（现观海长廊部位）进行了较大规　应力区范围更大，　模的填海造地，并修建了观海长廊、道　路、别墅及住宅小区；由于是近海回填，　是典型的沿海软土区，在１．５ｍ厚的可塑　性黏土硬壳层下就是５—１５ｍ厚第一层淤　泥；淤泥下面是可塑性黏土或粉质黏土，　厚３—８ｍ；之下有的地段有第二层淤泥质　土，其下为可塑到硬塑黏性土。淤泥的　天然含水量大于液限，结构性很强，一　经扰动破坏即呈稀软状态。淤泥层的孔　隙比平均为１．９，最大达２．７，是引起建　筑物较大沉降的主要土层。　近郊地表与市区相比，少了一层厚　约１－４ｍ的杂填土，持力层只有１－２ｍ，　而表层硬壳层下的淤泥层比市区更软弱，　很多采用天然地基的建筑物在竣工后一　年内平均沉降已超过５００ｍｍ，沉降最大　的高达７００—８００ｍｍ，最终沉降将接近或　超过１０００ｒａｍ。因而，存在较大的沉降问　题。　在提高地基承载　力的同时有效改　善了地基变形沉　降问题。同时南　于垫层与基底的　摩擦作用，提高　了基础抵抗水平　荷载能力，桩身不　层　土的名辣　序　古水　厚度　量　度　天臆　撬鼍士疆■桩　孔嘛　曩性　林贳　指数　内●　压鳙　试骑　桩属土　桩螭ｔ　地　捧南　内鼙力　檀量　摩糠力　晕奠力　害许擅　容许擅　段　（　）　（８／　ｒ　）　帑壤土（可蟹）　ｊ（。）　（Ｗ　＾）　ＣＭＰ‘）　击量　（ｋ　’　（ＩｒｉＳ）　赫土ｔ可蕾）　４　一　物理性媵　ｂ掌性质　孵蜘　ｔ　端　试骚　朦髓　城　建议罐塌　｛蓖艇土馕料雠　必配钢筋，利用较　薄硬土层形成复合　地基，节约基础工　程造价。　夭抟　层　十的名称　厚Ｊ董　世　窘水　密Ｊ莹　孔瞰　婚性　序　比　指教　内摩　番南　内聚　摊蚺　砬聱　删ｔ　犍罐上　樽量　鼙挂却　艰Ｉ奠力　密许氍　蒋许值　Ｅ　Ｎ　氍擞　ｐ　（％】　‘ｇ／ｃｍ　）　（　Ｊ　（Ⅷ　靠牧　（　）　ｉｋｐ宣’　二、工程实例　ｌ工程概况　龄掘ｅ撙ｃ糍ｊ　瓣抛艚　（软挺）　中缩秒ｆ稍奢）　中砂（中密】　某小区住宅为　１１层框架结构，　搬诡膻土（救照）　黏性土‘可塑）　建筑平面为条状　（１０．５ｍ×３９．６ｍ），　粗秒【中密　筮密实ｌ　束穿　３ｍ×４．５ｍ　由于低强度混凝土桩复合地基（包　柱网为３．括利用工业废料形成的低强度混凝土桩　及３．３ｍ　Ｘ　２．８ｍ。　持力层呼细砂层受故河道冲淤积影响，　复合地基）将浅层应力向桩体集中，以　拟建场地原为鱼塘，后经填平，地　含有淤泥夹层。该工程地基土物理力学　桩为载体向深层扩散，使得复合地基中　质条件属河道淤积冲积层，其主要桩端　性质指标见表一。　制施工方案已显得力不从心。施工方案　通过上述施Ｔ过程再现，除了在施Ｔ开　的可行性一直受到业界的关注，同时由　始之前可以建立一个完善的施Ｔ方案外，　１创建、分析和优化施工进度。　２针对具体项目，分析将要使用的　于建筑项目的单一性和不可重复性，施　虚拟施工技术还可以清晰地展示整个施　施工方法的可行性。　Ｔ方案同样具有不可重复性，即不可能　工过程。此模拟过程利用计算机硬件、　３通过模拟可视化的施工过程，提　如制造业那样，同一生产方案可用于某　软件以及各种传感器创造出一个融合视　早发现施工问题，消除施工隐患。　产品的批量生产。通常是，当某个Ｔ程　觉、听觉、触觉甚至嗅觉，让人身临其　４形象化的交流工具，使项目参与　即将结束时，一套完善的施Ｔ方案才展　境的虚拟环境。操作者沉浸其中并与之　者能更好地理解项目范围，提供形象的　现于面前，结果为时已晚。施工进度拖延、　交互作用，通过多种媒体对感官的刺激，　ｌ丁作操作说明。　５可以更加有效地管理设计变更。　安全问题频频出现、返工率高、建造成　获得对所需解决问题的清晰和直观的认　本超支等已成为现有建筑工程项目的通　识，虚拟建造提供了一个栩栩如生的“施　病。因此，在施工开始前，制定完善的　工操作说明书”，可为分包商或工人进　６全新的试错、纠错概念和方法。　参考文献　施丁方案是十分必要的、重要的。在虚　行开工前的培训，或为工人实际操作提　ｆ１１何关培．ＢＩＭ总论【Ｍ】．中国建筑工业　　拟施工技术出现前，这些问题几乎找不　供参考，从而减少实际操作失误。由于　出版社，２０１１。０５．到有效的解决方案。虚拟施工技术不仅　减少了实际施工中的问题，管理活动也　可以测试和比较不同的施工方案，还可　得到简化，项目对管理人员的需求自然　以优化施Ｔ方案。　（３）优化施Ｔ管理　减少，或合并相关职位，或减少相关职位，　【２１施３－企业ＢＩＭ应用研究【Ｍ】．中国建　筑工业出版社．２０１３．０３．　作者身份证：４４０９０２１　９７６０５０５０１　０３　为了解决施Ｔ过程巾的相关问题，　进而管理成本将大大降低。　四、结论　特别是复杂的项目工程，需要配备大量　通过虚拟施Ｔ，承包商可以达到以　的管理人员，这大大增加了管理成本。　下目的：　一７０一　中国新技术新产品　！　：　！王２　工程技术　表二地基土的物理力学性质指标　物穗性腰　力学性质　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ａ臻、Ｂ樱丑均覆聱量涯麓遵毫　搂号　Ａ蝼　１”３　最三　３磷　１ｊ　２　８　ｊＩｃ位测试　爨＊撬蹲ｔｍ舶１　堪　ｔ舯名称　序　厚Ｊ筻　音球量　密度　赛艘孔　渣矬　蒜比　指簸　ｆ　剪制试醺　慝鳙　试验　壤尖　恻蹙雌　阻力　飘力　｜　捺蔓最终鬟泽、拍ｍ－　漫鬻恶　霹越　ｄ　：０　ｉ０９５　｛７３　Ｏ　ｌ０Ｓ５　内席　内蒙力　压缩　攘角　攘嚣　最　１．５～３．０ｍ厚，若以这层土为桩端持力层，　采用直径４００ｍｍ、长２１ｍ沉管灌注桩的　】　杂填土　１．５　１０～ｌ５　常规桩基，单桩承载力仅为２００ｋＮ，单　２　瓣士　１．Ｏ　３７．Ｏ　１＆０　０．骆　ｏ．，５５　ｌ４．Ｏ　２４　４．１　ＩＯ—　ｌ２　柱下需布桩１１根，造价较高。以第８层　３　擀掘　ｌ１．９　６９．１　ｌ５．７　１．８Ｓ　１．５０　ｌ３．５　１２　ｌ　２　６一　７　含泥中砂（桩长２８ｍ）与第ｌ０层含角砾　４　搬栊麦秒　２．？　ｌ６．０　ｌ。６　１。１　１　ｌ５　砂质黏土（桩长３３ｍ）为桩端持力层的　ｈ　ｅ　Ｃ埔）　（％＞　（ｇ／ｔａｒａ）　ｃ。＞　Ｏｔ．Ｐａ）　（ＭＰａ）　（ＭＰＨ）　ｆＩｄｅａ）　５　瓤片状凝睨　Ｏ　５２．Ｏ　ｌ６．７　１．４２　３　０　７　一８　８　犄震黯土　２．３　３０．０　ｌ９．１　０．８６　０．４５　１６．Ｏ　３０　６．０　０．７Ｓ　１５￣２０　７　擞泥脏獭＿士　５．１　５０．０　ｌ６　８　１＋４２　１，３８　ｌ５．９　ｌ５　３．０　１Ｏ～１５　８　古托巾移　１．７　ｌ９．Ｏ　１０．０　ｌ５～２Ｏ　９　激滟质黏土　３．３　Ｉ６．０　１７．２　１．２｛｝　１。２５　１＆５　ｌ８　３．Ｓ　ｌ０～ｌ２　１０　禽角砾砂鹱釉土　＞３．４　Ｏ　ｌ５．Ｏ　２．１　３０，一３Ｓ　２地基基础设计　４００ｍｍ、长１５．５ｍ的沉管灌水库桩常规　本工程采用直径４００ｍｍ、长１０ｍ的　桩基础，本工程采用直径４００ｍｍ、长　素混凝土沉管灌注柱，桩端进入表中第　１０ｍ的素混凝土沉管灌注桩复合地基，　４层中细砂与淤泥互层中３倍桩径（常规　造价约为常规桩基的８０％。　桩基一般进入该土层５－６倍桩径），单　三、工程实例二　桩容许承载力２５０ｋＮ。梁板式筏形基础，　１＿Ｔ程概况　桩布于基础梁下，为了使桩土共同作用、　某小区两幢住宅为１２层框架结构，　协调变形，筏板与桩顶之间设置３００ｍｍ　建筑平面为条状（１２ｍＸ　３５ｍ），柱底轴　厚级配良好的砂卵石垫层。该工程基础　为２０００ｋＮ。　平面图见图一　拟建场地土层结构复杂，上部以　３实施效果　淤泥、淤泥夹砂和页片状淤泥为主（厚　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　・｛　｛ｌ　・｛　．　｛　：　｜｛　ｉ　ｌ｝　：　一　Ｉ一　一　』二ｉ　．　：　一　一　一　＿　＇　’　ｒ　一　ｌ　１　ｌ　●　●　｝　●　Ｉ　－　＇　Ｉ　●　ｌ　●　●　｝　●　ｌ　＿　＾　Ｊ　３３∞　３３ｏ０　３期Ｏ　３３０ｏ　３３００　ｌ　３３００　３》。ｏ　３３∞　，瓤鼬｛３３０　３３００　３３撕　●　６ｏＯ　翻～　纂璃擎瓣嬲　，（ｄ＇０　２０Ｏ　４ＯＯ西０Ｏ　８（Ｉ。　ｌ０００　ｌ２ＯＯ　ｌ００　２∞　嘲：　沉降一对阍曲线　圈四　激降…时阍曲线　静载荷试验单桩极限承载力均大于　２０ｍｍ以上）；中部为粉质黏土、淤泥质　或等于５００ｋＮ。该工程历时２年多的实　黏土夹薄层含泥中砂；下部为含圆角砾　测沉降一时间曲线见图二　砂质黏土夹粉质黏土。该工程地基土物　实测推算最终沉降约为１６０ｍｍ。　理力学性质指标见表二。　４得失原因分析　２地基基础设计　该小其他７层半住宅采用直径　该工程场地的第６层粉质黏土仅　常规桩基，其造价更高。　设计采用格筏基础与素混凝土沉管　灌注桩组成复合地基，桩径４００ｍｍ、长　２０．７ｍ，桩尖进入第６层粉质黏土１．０ｍ，　单桩承载力２００ｋＮ。荷载分担比例按桩　７５％、土２５％设计，桩数为常规桩基的　７０％。为了使桩土共同作用、变形协调，　在桩顶与格筏基础基底之间设置６００ｍｍ　厚中粗砂垫层。　３Ｔ程问题　该Ｔ程的沉降观测从２００４年５月至　一ｏＩ基　一８一　霉乏Ｉ器　一　２００７年６月，历时３年整。Ａ楼、Ｂ楼　的平均沉降量、沉降速率见表三．　该Ｔ程的实测沉降—时间曲线见图四　该工程Ａ楼的实测推算最终沉降为　１５２ｍｍ，最大沉降差为４２．２ｍｍ；Ｂ楼的　实测推算最终沉降为１７３ｍｍ，最大沉降　差为２９．４ｍｍ。该工程采用刚性桩复合地　基的造价比采用同样桩长常规桩基方案　降低造价３０％～５０％，实测沉降也达到要　求。　４得失原因分析　该工程采用素混凝土沉管灌注桩复　合地基，发挥桩、土共同作用来承担上　部荷载，降低基础造价，实测沉降也符　合当时的要求。　结语　为了达到桩、土分担固定比例目　的，本工程在桩顶与格筏基础基底之　间设置有６００ｍｍ厚中粗砂垫层。采用　１０ｍ沉管灌注桩（低强度素混凝土）复　合地基在筏板与桩顶之间设置３００ｍｍ厚　垫层也取得成功。　素混凝土沉管灌注桩的弊病之一就　是由于桩身未配置钢筋，比钢筋混凝土　沉管灌注桩更易出现缩颈等问题。在施　工中就由于部分桩身质量问题而采取垫　层厚度加至９００ｍｍ的处理措施。　参考文献　…ＩＧＩ　９４—２００８［Ｓ］，建筑桩基技术规范．　［２】，ＧＪ　７９—２０１２［Ｓ】，建筑地基处理技术规　范．　丁穗平，广东湛江人，１９６４年生。工程师，　研究方向为土木工程施工与管理。　作者身份证号：４４０１　０６１　９６４０５０５１　８７　中国新技术新产品　一７１一