文/黃永明 黃山市建筑設(shè)計(jì)研究院 安徽省 黃山市 242700
載體樁復(fù)合地基在黃山某高層建筑中的應(yīng)用
文/黃永明 黃山市建筑設(shè)計(jì)研究院 安徽省 黃山市 242700
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程逐漸加快,各種高層建筑逐漸增加,從而導(dǎo)致城市地面沉降現(xiàn)象的產(chǎn)生。在本文中,對當(dāng)前我國的城市地面沉降產(chǎn)生的危害進(jìn)行了簡單的介紹,同時,將我國各地應(yīng)對和預(yù)防城市地面沉降的策略進(jìn)行了簡單的介紹。
城市地面;沉降災(zāi)害;預(yù)防
近年來,隨著城市化進(jìn)程的推動,高層住宅在黃山地區(qū)發(fā)展迅速,天然地基承載力已經(jīng)不能滿足高層建筑地基承載力的要求。本工程結(jié)合場地條件,經(jīng)過多方面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,最終采用了載體樁復(fù)合地基的處理方案,產(chǎn)生了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
一、工程概況及地質(zhì)條件
1.工程概況:
本工程位于安徽省黃山市,由14幢26~33層高層住宅和一層大底盤地下室組成,其中一期共竣工七棟樓,六棟樓采用載體樁復(fù)合地基,1#、3#、10#、11#樓均為33層,2#、6#樓為26層,均采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,地下室底板面絕對高程為121.00m。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)組合下地基最大反力33層在600KPa左右,26層在550KPa左右。
2.地質(zhì)條件:
2.1 地基承載力及設(shè)計(jì)主要參數(shù)一覽表 (表1)
地層代號及名稱 壓縮模量E s 1 -2 (M p a)變形模量E o (M p a)地基承載力特征值f a k (k P a ) 層面標(biāo)高(m )1層雜填土 3 .0 6 0 1 2 3 .4 5 ~1 2 7 .2 2耕表土 5 .0 7 0 1 2 3 .4 8 ~1 2 5 .6 7 3粉質(zhì)粘土 6 .7 6 1 4 0 1 2 4 .7 7 ~1 2 8 .3 2 m 4層細(xì)砂 5 .0 8 0 1 2 0 .3 8 ~1 2 4 .1 1 m 5層圓礫 2 0 .0 3 0 0(力學(xué)性能差異較大,離散性高,局部f a k = 1 8 0 ) 1 1 8 .9 1 ~1 2 4 .2 2 m 6層強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖 2 5 3 5 0 1 1 5 .9 2 ~1 1 9 .4 1 m地層代號及名稱1層雜填土2耕表土3粉質(zhì)粘土7層中風(fēng)化粉砂巖 變形微弱 1 0 0 0 1 1 4 .9 2 ~1 1 8 .4 1 m
2.2 地下水
該場地地下水水量豐富,主要分布為:1、上層滯水,賦存在①填土中,水量不豐富。2、孔隙水,分布在③、④中,具承壓性,水量豐富。3、基巖孔隙水,賦存在粉砂巖中,水量不豐富。鉆孔內(nèi)靜止地下水位埋深1.70~ 7.10m(相對黃海高程118.85~ 125.74m)。
從工程概況及地質(zhì)資料分析,如采用筏板基礎(chǔ),筏板底標(biāo)高在119.2左右,基本位于5層圓礫層上,但圓礫層力學(xué)差異大,修正后的地基承載力特征值fak=460kpa,也不能滿足本工程的要求,必須進(jìn)行地基處理;如采用樁筏基礎(chǔ),在保證最小樁長的基礎(chǔ)上須鑿除1.2~4.7m的中風(fēng)化巖,施工比較困難,且造價較高。
由于圓礫層厚度約3m左右,且基坑做了止水帷幕,沖擊力比較大的沖孔樁、強(qiáng)夯地基可能引起帷幕損壞而予以排除,水泥土攪拌樁、旋噴樁、CFG樁等復(fù)合地基由于不適用圓礫層也予以排除,最后與業(yè)主商定在本地區(qū)常用的人工挖孔樁和載體樁復(fù)合地基間進(jìn)行對比選用,經(jīng)初步計(jì)算,挖孔樁與載體樁造價對比見下表2。
1#樓人工挖孔樁與載體樁復(fù)合地基造價對比(表2)
載(KN)最終變形量(mm)38.18 43.0459.49 2 1.4 6 18.0 0 13 .3 8總荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KN)單樁承載力特征值(KN)復(fù)合地基承載力特征值(kpa)樁數(shù)量(根) 樁長(m) 造價(萬元)人工挖孔樁(D800) 250000 3265 約100根 6m 36載體樁(D430 ) 1100 550 約230根 3m 23
經(jīng)比較,由于載體樁復(fù)合地基在工期、造價、施工難度上有明顯優(yōu)勢,最終選用載體樁復(fù)合地基進(jìn)行處理。
本工程選用直徑430的載體樁,混凝土強(qiáng)度等級C30,采用強(qiáng)風(fēng)化砂巖為持力層,經(jīng)計(jì)算,載體樁單樁承載力特征值取1100KN。樁距取1.7mX1.7m,樁間土承載力取200kpa,計(jì)算所得復(fù)合地基承載力特征值為550KPa,滿足承載力的要求,樁布置見圖1。
圖1
考慮到樁體剛度大,為避免受壓破壞,樁頂1m配6根12mm縱筋及6@100的螺旋箍筋,樁頂要求夯擴(kuò)到600,三擊貫入度要求不大于10cm,樁頂處理后筏板下整鋪碎石褥墊層、褥墊層厚度200mm,褥墊層材料為粒徑5~20mm的碎石,鋪設(shè)時應(yīng)振密壓實(shí),壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。
由于場地地下水豐富,止水帷幕效果不理想,造成載體施工時有地下承壓水。針對這一問題,施工單位積極采取對策,在少量降水的前提下,施工載體時選用粘土碎磚做填充料,有效的堵住承壓水。樁施工時由于樁距偏小,局部出現(xiàn)的地基土隆起的情況,施工單位也及時調(diào)整的施工工藝等到了解決。
本工程委托安徽省質(zhì)檢二站進(jìn)行承載力檢測,分別對載體樁、樁間土、復(fù)合地基進(jìn)行載荷試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見下表3,均滿足設(shè)計(jì)要求。通過試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),樁對樁間土擠土效應(yīng)明顯,樁間土承載力得到大大的提高。
單樁復(fù)合地基 樁間土試驗(yàn)點(diǎn)編號 4 3# 1 1 6# 1 8 3# 1# 2# 3#最大荷載(K N )1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 6 0 0 6 0 0 6 0 0最終變形量(m m )3 8 .1 8 4 3 .0 4 5 9 .4 9 2 1 .4 6 1 8 .0 0 1 3 .3 8
本工程委托安徽省質(zhì)檢二站進(jìn)行沉降觀測,本棟樓共設(shè)六個觀測點(diǎn),均勻分布在四角和中部,觀測結(jié)果見下表4。從觀測結(jié)果可以看出,各點(diǎn)沉降均勻,竣工后(2013.6.30)沉降也進(jìn)入了穩(wěn)定階段,累計(jì)最大沉降量僅36.30mm,平均沉降量僅34.19m,滿足規(guī)范要求。
高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直以來都是業(yè)主和設(shè)計(jì)單位控制工程造價的重要環(huán)節(jié),本項(xiàng)目通過載體樁復(fù)合地基在黃山地區(qū)的實(shí)踐,在保證安全的前提下,經(jīng)濟(jì)性得到了有效控制,為類似場地的地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。