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(太原市聚川都市建筑工程設計有限公司，山西 太原 030001)

引言

山西匯豐興業(yè)焦煤集團有限公司聯(lián)合建筑位于山西省臨縣三交鎮(zhèn)焉頭煤礦。該建筑集儲物、洗浴、餐飲、辦公于一體，共4層，為框架結構，主要功能為給煤礦工人提供生活便利。該工程東西方向共5跨，每跨跨度8m，總長40m；南北方向共2跨，每跨10m，總長20m，柱網(wǎng)規(guī)整。屋面頂板高度為16.8m。

工程所在場地抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，場地土類別為Ⅱ類。基本風壓W0=0.45kN/m2，基本雪壓S0=0.30kN/m2(按照50年一遇)，地面粗糙度類別為B類。

1 地質(zhì)條件

(1)地層巖性及地基均勻性。根據(jù)《臨縣焉頭聯(lián)合建筑綜合樓場地巖土工程勘察報告》，擬建建筑物天然地基屬于不均勻地基，地層巖性見表1。

表1 地層巖性表

(2)該場地在勘察過程中未發(fā)現(xiàn)地下水，該建設場地屬自重濕陷性黃土場地，濕陷等級為Ⅱ級(中等)，無液化影響。

2 地基處理和基礎設計方案

該工程天然地基持力層為①-1層雜填土至①-2層素填土，地基承載力特征值僅為65～75kPa，且①-2層素填土尚未固結，最大深度達12.8m，因此從沉降穩(wěn)定和承載力要求等方面看天然地基顯然不能滿足設計要求。經(jīng)比較，該工程最終采用嵌巖灌注樁基礎，持力層為第④層強風化砂巖，樁基施工時采用人工成孔。

3 樁基設計的相關參數(shù)要求

3.1 初選樁徑

初選樁徑為800mm，有效樁長視現(xiàn)場情況而定，樁端持力層在地面下第④層強風化砂巖。

3.2 樁身材料

(1)混凝土：樁身混凝土強度等級為C30。粗骨料為粒徑<50mm，并且小于鋼筋間最小凈距的1/3的卵石或碎石，細骨料為干凈的中粗砂。

(2)鋼筋：HPB300級；HRB400級。

(3)焊條：HPB300級鋼焊接采用E4303焊條，HRB400級鋼焊接采用E5003焊條。

4 樁基設計

4.1 樁長

由于持力層第④層砂巖表面起伏較大，該工程選取最不利的一處進行設計。根據(jù)地質(zhì)報告工程剖面圖10-10，K11對應的第④層砂巖頂面高程為941.0m，而該工程樁頂高程為960.5m，則此處樁的總長度為：960.5-941+1(入巖深度)=20.5(m)。

4.2 樁身配筋計算

沿樁身周圍均勻配置12Φ16mm鋼筋，總配筋率為0.48%，符合JGJ94—2008《建筑樁基技術規(guī)范》的要求。由于持力層上部除少量混合土外其余全部為未固結的回填土，因此沿樁身全長箍筋采用Φ8@100mm。

4.3 樁身強度計算

樁身混凝土設計強度等級為C30，根據(jù)JGJ94—2008《建筑樁基技術規(guī)范》，該工程樁正截面受壓承載力為：

N=ψcfcAps+0.9f'yA's≈7 216.184(kN)

4.4 樁底持力層驗算

根據(jù)地質(zhì)報告，樁底持力層第④層強風化砂巖的飽和單軸抗壓強度標準值為13MPa。由于該工程樁底持力層上部為雜填土、素填土、濕陷性黃土等，計算樁的極限承載力標準值時應考慮上部土層的負摩阻力(qsik=15kPa)。由JGJ94—2008《建筑樁基技術規(guī)范》知，Quk=Qsk+Qrk。

Qsk=μ∑qsikli=-0.8×3.14×19.5×15≈-734.76(kN)Qrk=ζrfrkAp，利用插入法計算得出ζr=0.848；而frk=13MPa，Ap=1.538m2(擴底面積)，則：

Qrk=0.848×1.3×104×1.538≈16 954(kN)

Quk=16 954-734.76=16 219(kN)

再扣除樁身自重約268kN，則：

Quk=16 219-268=15 951(kN)

因為Quk>N，故樁端持力層滿足要求。

嵌巖灌注樁樁身截面大樣見圖1。

圖1 嵌巖灌注樁樁身截面圖

4.5 樁位布置

根據(jù)上述計算結果，該工程嵌巖灌注樁單樁豎向承載力特征值暫定為4 500kN(最終以試樁結果為準)。根據(jù)結構設計軟件PKPM中JCCAD的計算結果，該工程框架柱最大軸力設計值為6 452kN。該工程中框架柱軸力設計值≮4 500kN的按照柱下兩樁承臺設計，其余則按照柱下單樁承臺設計。

5 灌注樁施工要求

5.1 灌注樁施工要求

(1)灌注樁施工前，應在場地附近進行試樁，試樁合格后方可施工工程樁。

(2)為核對地質(zhì)資料、檢驗成孔設備等，施工前應在樓座基礎附近進行試孔，試孔數(shù)量不少于2個。試孔合格后方可大面積挖孔，挖孔結束應逐孔驗收。

(3)樁底嵌入巖石的全斷面深度宜≮1m。樁體施工時應一次成樁，不得留施工縫。為保證樁頭質(zhì)量，工程樁超灌長度≮800mm。

(4)樁體施工完畢，在鑿除預加高度混凝土時，應注意不得損壞樁頭及鋼筋。

5.2 鋼筋籠制作安裝質(zhì)量要求

(1)鋼筋籠主筋沿箍筋均勻分布，距鋼筋籠兩端1m以內(nèi)箍筋應與主筋焊接。

(2)分段制作的鋼筋籠，其接頭采用焊接或機械連接，并符合JGJ107—2010《鋼筋機械連接通用技術規(guī)程》、JGJ18—2010《鋼筋焊接及驗收技術規(guī)程》和GB50204—2002(2011版)《混凝土結構施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的規(guī)定。

(3)加勁箍筋應設在主筋外側(cè)，當施工工藝有特殊要求時，也可置于內(nèi)側(cè)。加強箍每隔2m設1道。

(4)鋼筋籠混凝土保護層厚度為50mm。

(5)搬運和吊裝鋼筋籠時，應防止其變形，安放時應對準孔位，就位后立即固定。

6 驗收

(1)人工挖孔終孔時，每根樁均應對樁底以下5m深度范圍內(nèi)的持力層進行巖性、強度等檢驗，并且查明是否存在空洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質(zhì)條件。

(2)根據(jù)JGJ106—2003《建筑基樁檢測技術規(guī)范》的規(guī)定，該工程樁應進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測。

(3)單樁豎向抗壓極限承載力應通過鉆芯法確定，要求樁身混凝土的軸心抗壓強度標準值≮20.1MPa，樁底不得有沉渣出現(xiàn)。在該工程需進行鉆芯取樣的樁共計2根。

(4)工程樁施工完成后，應根據(jù)JGJ106—2003《建筑基樁檢測技術規(guī)范》的規(guī)定，對所有樁的完整性進行低應變檢測。樁體的完整性檢測應在承載力檢驗之前進行。

(5)鉆芯取樣的鉆頭宜采用外徑為91mm的鉆頭，每根樁鉆1個孔，孔中心距樁中心100～150mm，鉆孔完畢應采用0.5～1MPa的壓力由孔底往上用回灌水泥漿封閉。所用水泥為P·S32.5水泥，水灰比為0.6。

7 結語

巖石作為嵌巖灌注樁的持力層有很大的承載能力，能大大減小整個建筑物的沉降。建設場地無地下水或地下水埋深較深時，采用人工成孔工藝更能保證樁身質(zhì)量，減少樁底沉渣。當不考慮樁身側(cè)阻力時，嵌巖灌注樁的樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度、樁身完整性和樁端巖土性狀可采用鉆芯法檢測。

參考文獻：

[1]JGJ94—2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]GB50007—2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]JGJ106—2003，建筑基樁檢測技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 朱丙寅，婁宇，楊琦.建筑地基基礎設計方法及實例分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.