周依曼

（浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310000）

·巖土工程·

浙江海利得總部大樓巖土工程樁基評(píng)價(jià)及參數(shù)的確定

周依曼*

（浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310000）

浙江海利得總部大樓由一幢23層主樓及裙房等組成，最大荷載37000kN/柱，該場(chǎng)地為濱海沖積平原，分布有巨厚的軟弱土，150m深度內(nèi)無好的基巖、碎石類等持力層，在常規(guī)深度內(nèi)，做最大密度布設(shè)樁基也不能滿足荷載承重要求，故要求按百米樁長進(jìn)行估算并進(jìn)行勘察，持力層的合理選擇，決定了項(xiàng)目能否實(shí)施和經(jīng)濟(jì)性，為取得可靠的樁基參數(shù)，把勘探50m的靜探設(shè)備改進(jìn)后可深達(dá)70m，由于雙橋靜探的高分辨性和精準(zhǔn)性，使得樁基參數(shù)在多種勘察手段下進(jìn)行比對(duì)并參照經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算，更加準(zhǔn)確可靠，并建議采用了后注漿灌注樁技術(shù)，將單樁承載力提高了30%～50%，載荷試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的可靠性，達(dá)到了既安全又經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的目的，對(duì)本地區(qū)類似項(xiàng)目有借鑒意義。

場(chǎng)地工程地質(zhì)條件；樁基參數(shù)的確定；靜載試驗(yàn)及比對(duì)

1　工程概況及場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

擬建的浙江海利得擬建的浙江海利得總部大樓位于浙江省海寧市，工程總用地面積約15826m2，總建筑面積約62976m2，其中地上建筑面積約42730m2，地下建筑面積約19014m2，本項(xiàng)目擬建建筑物為一幢23層主樓、一幢2～4層裙房及1～2層地下車庫等組成，最大高度98.75m、最大荷載37000kN/柱、為框架核心筒結(jié)構(gòu)、擬采用樁基基礎(chǔ)型式、地下室開挖深度8.8m。

1.1場(chǎng)地地形地貌、氣象水文、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地震

場(chǎng)地位于海寧市，海寧市地處長江三角洲太湖平原南緣，上海濱海平原西緣，場(chǎng)地地貌類型屬于濱海沖積平原。屬北亞熱帶南緣，氣候溫和濕潤，四季分明，日照充足，雨量充沛。多年年平均氣溫15.90℃，海寧境內(nèi)降水充沛，平均年降水量為1178mm，年平均蒸發(fā)量為910.2mm左右。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析，本區(qū)第四系厚度一般為120～150m，受古地理環(huán)境和古氣候冷暖交替的影響，第四系成因類型復(fù)雜，上部為全新世沖海積、海相堆積，中部為晚更新世海陸交替沉積層，下部為中更新世晚期陸相堆積，在垂向上形成了多個(gè)沉積旋回。其基底地層主要為白堊紀(jì)砂巖、砂礫巖，部分為上侏羅統(tǒng)中酸性晶屑凝灰?guī)r。

嘉興地區(qū)是我省地震活動(dòng)相對(duì)比較頻繁的地區(qū)，據(jù)歷史記載，嘉興地區(qū)大于4.75級(jí)地震發(fā)生過3次（海鹽、鹽官和嘉興），大于4.0級(jí)地震發(fā)生過多次，近期發(fā)生過3次4.0級(jí)地震，本地區(qū)地震活動(dòng)具有震級(jí)小、強(qiáng)度弱、頻度低的特點(diǎn)，本區(qū)地震活動(dòng)水平低。

場(chǎng)地等效剪切波速（Vse）為161m/s；覆蓋層厚度約150m，地基土類型為中軟場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，屬建筑抗震不利地段?？拐鹪O(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，場(chǎng)地地震動(dòng)反應(yīng)譜設(shè)計(jì)特征周期為0.45s。

1.2地質(zhì)條件

于2013年3月對(duì)該項(xiàng)目完成了詳細(xì)勘察工作，勘探點(diǎn)按規(guī)范要求布設(shè)；勘探孔間距在20.00～30.00m之內(nèi)，根據(jù)工程特點(diǎn)及場(chǎng)地情況，勘察采用鉆孔取土試樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等多種手段和方法；共布置38個(gè)勘探點(diǎn)，主樓部分最大孔深至101.6m。完成總工作量為：總鉆探進(jìn)尺1582.50m/19孔，總靜探進(jìn)尺1673.60m/24孔，其中5個(gè)靜力觸探孔為鉆探對(duì)比孔，為常規(guī)土試324件、顆粒分析89件、三軸試驗(yàn)18件、水質(zhì)分析2件、野外原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入88次、波速測(cè)試孔2個(gè)。根據(jù)土層的分布特征、成因年代、物理力學(xué)性質(zhì)，場(chǎng)地地層可分為14大層21亞層，層序如下：

（1）第（1）層：素填土，灰黃色，松軟至較密實(shí)，全場(chǎng)分布，層厚0.60～2.60m。

（2）第（2）層：粉質(zhì)粘土，灰黃色，軟可塑狀，全場(chǎng)分布，層厚1.20～3.40m。

（3）第（3）層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰色，流塑，全場(chǎng)分布，層厚1.30～3.30m。

（4）第（4-1）層：粘土，灰褐黃色，硬可塑，全場(chǎng)分布，層厚3.40～5.60m。

（5）第（4）夾層：粘質(zhì)粉土，灰黃色，很濕，稍密狀，層厚0.00～5.30m。

（6）第（4-2）層：粉質(zhì)粘土，灰黃色，可塑狀，層厚0.00～8.00m。

（7）第（5）層：粘土，灰色，軟塑狀，全場(chǎng)分布，層厚3.20～6.40m。

（8）第（6-1）層：粘土，灰綠色，硬可塑狀，全場(chǎng)分布，層厚1.30～2.40m。

（9）第（6）夾層：粉質(zhì)粘土，青灰色，可塑，部分分布，層厚0.00～4.00m。

（10）第（6-2）層：粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土，青灰色，可塑，全場(chǎng)分布，層厚1.60～16.40m。

（11）第（7）層：粉質(zhì)粘土，灰色，可塑，部分分布，層厚0.00～8.00m。

（12）第（8）層：粘土，灰黃色，可塑，部分分布，層厚0.00～10.20m。

（13）第（9）層：粘土，深灰色，可塑狀，部分分布，層厚0.00～12.10m。

（14）第（10）夾層：粘質(zhì)粉土，灰黃色，很濕，中密狀至密實(shí)狀，部分分布，層厚0.00～5.90m。

（15）第（10-1）層：粉質(zhì)粘土，青灰色，硬可塑狀、局部軟狀。全場(chǎng)大部分布，層厚0.00～8.70m。

（16）第（10-2）層：粉砂夾粉質(zhì)粘土，青灰色，很濕，中密狀至密實(shí)狀。全場(chǎng)分布，層厚2.00～7.30m。

（17）第（11）層：粉砂，淺灰色，很濕，密實(shí)狀。已見層厚8.70～22.40m。

（18）第（12）層：粉質(zhì)粘土，青灰色，硬可塑至硬塑。已見層厚0.50～3.90m。

（19）第（13）夾層：粉質(zhì)粘土，灰色，可塑狀，已見層厚1.10～3.10m。

（20）第（13）層：粉砂，淺灰色，很濕，密實(shí)狀。已見層厚5.80～8.70m。

（21）第（14）層：粉質(zhì)粘土，灰色，可塑狀、局部軟塑狀。最大鉆入度10.90m。

1.3水和土對(duì)砼的腐蝕性

本場(chǎng)地的地下水主要有2層，分別為上部第四系孔隙替水和下部的第四系松散層（粉砂）承壓水。

1.3.1第四系孔隙潛水

主要分布在上部土層中，勘察期間各孔實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位在0.18～1.36 m之間，地下水主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給。地下水類型屬HCO3-（Na++K+）型中性微硬水。本場(chǎng)地地下水和土，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

1.3.2第四系松散層（粉砂層）承壓水

主要分布在下部的第（11）、第（13）粉砂層中，水量中等，屬承壓水，其承壓水水位約在黃海高程-2.0m，水質(zhì)類型為HCO3-Ca2+型水，水質(zhì)較好。該層水和土對(duì)砼結(jié)構(gòu)僅具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性，土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)僅具微腐蝕性。

2　樁基方案的選擇、評(píng)價(jià)及參數(shù)的確定

2.1樁基方案的選擇

據(jù)擬建工程特點(diǎn)、周邊環(huán)境條件及場(chǎng)地地質(zhì)情況，本場(chǎng)地?cái)M建物基礎(chǔ)方案分析如下：

擬建的地下室其設(shè)計(jì)荷載相對(duì)較小，可選用第（6-2）層粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、第（8）層粘土為樁基礎(chǔ)持力層；對(duì)于擬建的主樓、裙房而言、其基礎(chǔ)為一整體，設(shè)計(jì)荷載較大，可選用第（11）層粉砂為樁基礎(chǔ)持力層，樁型可選擇本地區(qū)常用鉆孔灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁，對(duì)本場(chǎng)地建筑物而言鉆孔灌注樁可為首選樁型。

2.2樁基方案的評(píng)價(jià)

（1）成樁可行性評(píng)價(jià)。當(dāng)選用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)：地下室以第（6-2）層粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土、第（8）層粘土為樁端持力層、主樓、裙房以第（11）層粉砂為樁端持力層時(shí)，應(yīng)控制泥漿的比重及稠度等指標(biāo)，以防止粉土、粉砂層的塌孔與淤泥土的縮徑問題。

（2）樁基礎(chǔ)施工條件及其對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)。擬建場(chǎng)地建筑物與周邊道路、建筑物相距3～18m，樁基施工應(yīng)合理安排施工順序，防止擠土效應(yīng)對(duì)已建建（構(gòu)）筑物及道路管線產(chǎn)生危害，避免因擠土而導(dǎo)致水平位移及樁向上浮起，影響單樁承載力，并做好對(duì)鄰近建（構(gòu)）筑物的沉降觀測(cè)及對(duì)環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)須做好泥漿的清除和外運(yùn)，注意對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)。

（3）地下水對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工的影響評(píng)價(jià)?？辈靾?chǎng)地的地下水主要為第四系的孔隙潛水和承壓水，場(chǎng)地2層地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，在干濕交替情況下具微腐蝕性。

本場(chǎng)地第四系的孔隙潛水，對(duì)樁基施工不會(huì)產(chǎn)生影響；但下部的第（11）粉砂層中的微承壓水，對(duì)樁基施工會(huì)有一定的影響，尤其是鉆孔灌注樁在鉆至該段時(shí)，應(yīng)注意泥漿的配比，防止孔壁的塌坍。

2.3樁基參數(shù)的確定和單樁承載力的估算

2.3.1樁基參數(shù)的確定

按場(chǎng)地巖土埋藏條件，綜合分析地基土層的均一性、下臥層情況及施工工藝的適宜性等因素綜合確定。根據(jù)土工試驗(yàn)成果及野外原位測(cè)試結(jié)果，依照相關(guān)規(guī)范規(guī)程，并結(jié)合筆者根據(jù)雙橋靜力觸探錐頭阻力（qc）和側(cè)壁摩阻力（fs）計(jì)算鉆孔灌注樁基樁側(cè)阻力特征值qsia、樁端端阻力特征值qpa的經(jīng)驗(yàn)公式如式（1）～式（4）所示：

粘性土：

砂性土：

式中：qpa——樁端端阻力特征值，kPa；

β1——樁端端阻力深度校正系數(shù)（以20～30m為基準(zhǔn)，到70m：粘性土β1取1.10～1.35，硬塑取小值、軟塑取大值；砂土每增加10m，β1取1.1～1.4，密實(shí)取小值、稍密取大值）；

qc——靜探錐頭阻力，MPa；

qsia——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力特征值，kPa；

β2——樁側(cè)阻力深度校正系數(shù)（以0～10m為基準(zhǔn)，到70m：粘性土β2取1.10～1.25，硬塑取小值、軟塑取大值；砂土每增加10m，β2取1.1～1.3，密實(shí)取小值、稍密取大值）；

表1　物理力學(xué)指標(biāo)及樁基承載力參數(shù)表（特征值kPa）

表2　物理力學(xué)指標(biāo)及樁基承載力參數(shù)表（特征值kPa）

fs——靜探側(cè)壁摩阻力，MPa。

進(jìn)行計(jì)算樁周土側(cè)阻力特征值qsia和樁端土端阻力特征值qpa見表1、表2。

2.3.2單樁豎向承載力特征值估算

單樁豎向承載力特征值Ra根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》按下式估算：

式中：up——樁身周邊長度，m；

qsia——樁側(cè)第i層土的側(cè)阻力特征值，kPa；

li——樁穿越第i層土的厚度，m；

qpa——樁端端阻力特征值，kPa；

Ap——樁底端橫截面面積，m2。

鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力特征值估算詳見表3。

表3　鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁單樁豎向承載力特征值估算

2.3.3后注漿工藝

鑒于擬建物單樁荷載大，建議對(duì)大口徑鉆孔灌注樁采用樁底后注漿（或樁底+樁側(cè)后注漿），即沿鋼筋籠圓周對(duì)稱或等份設(shè)置多根注漿管閥（不少于2根，具體可根據(jù)樁徑大小確定），在成樁之后的2～30d內(nèi)進(jìn)行注漿作業(yè)；后注漿作業(yè)開始前，應(yīng)先進(jìn)行注漿試驗(yàn)，以對(duì)漿液配比、注漿壓力、流量、注漿量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并最終確定注漿參數(shù)；樁端注漿時(shí)應(yīng)對(duì)同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿，注漿后對(duì)沉渣、泥皮和樁底、樁側(cè)一定范圍土體的加固，得以較大幅度提高單樁承載力。以本工程為例：采用樁徑1000mm，并以第（11）層粉砂為樁端持力層進(jìn)行估算，采用灌注樁樁底后注漿作業(yè)，其單樁承載力預(yù)計(jì)可提高30%～50%。

3　單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)及比對(duì)

3.1樁基靜載荷試驗(yàn)

2013年8月對(duì)施工完成的樁基礎(chǔ)進(jìn)行了樁基靜載荷試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其單樁豎向抗壓極限承載力，按照《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）、《建筑基樁技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008），采用快速維持荷載法，共檢測(cè)了7根，測(cè)試結(jié)果詳見表4。

表4　基樁靜載試驗(yàn)成果表

本次樁基靜載荷試驗(yàn)的最大加載量，即為該樁的根椐樁基承載力參數(shù)（物理力學(xué)指標(biāo)及樁基承載力參數(shù)見表1、表2）計(jì)算出的設(shè)計(jì)單樁承載力，其中1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)等4根大口徑樁采用了后注漿灌注樁技術(shù)，故本次試驗(yàn)檢測(cè)7根樁的單樁豎向抗壓極限承載力均能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2單樁豎向承載力特征值估算和基樁靜載試驗(yàn)比對(duì)、原因分析

（1）單樁豎向承載力特征值估算和基樁靜載試驗(yàn)比對(duì)詳見表5。

表5　比對(duì)表

（2）原因分析。灌注樁后注漿技術(shù)是指在鉆孔灌注樁成樁之后，通過預(yù)埋在樁身的壓漿管在一定壓力下向樁側(cè)泥皮、樁底沉渣及樁周層中注入一定量的水泥漿液，通過漿液在砂土層中的滲透固結(jié)，漿液擠壓劈裂樁周軟弱泥皮并重新膠結(jié)在樁側(cè)形成強(qiáng)度較高的竹節(jié)狀的水泥加固體（即膠結(jié)泥皮）和漿液對(duì)土體孔隙的充填使土體重新固結(jié)的充填擠密，及水泥漿液克服部分土體阻力而產(chǎn)生劈裂效應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)石的劈裂加筋等四大作用機(jī)理，改善提高了土體性質(zhì)和樁與土體間接觸，使樁基承載性能得到較大幅度的提高。

本場(chǎng)地地層為杭州、嘉興地區(qū)較典型的地層，根椐本場(chǎng)地情況，在本地區(qū)同類型的擬建場(chǎng)地中，建議：

Qguk=βQuk

式中：Qguk——注漿后單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

Quk——注漿前單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

β——增強(qiáng)系數(shù)，可取0.3～0.5。

4　結(jié)論

本次勘察采用鉆孔取土試樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、雙橋靜力觸探試驗(yàn)、波速試驗(yàn)等多種手段，猶其是對(duì)雙橋靜力觸探試驗(yàn)儀進(jìn)行了改進(jìn)，使雙橋靜力觸探試驗(yàn)孔深達(dá)70m（一般僅能達(dá)到50m），由于雙橋靜探這種原位測(cè)試對(duì)粉、砂土和粘性土的高分辨性和精準(zhǔn)性，并結(jié)合自行總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行參照計(jì)算，使得樁基參數(shù)在多種勘察手段下進(jìn)行比對(duì)，這樣才使得粉土、砂土、粘性土的各項(xiàng)樁基參數(shù)的較大提高有了更加準(zhǔn)確可靠的依據(jù)，為擬建方案的實(shí)施提供了保證。

本次7根基樁，在單樁豎向抗壓極限承載力靜載荷試驗(yàn)時(shí)的最大沉降量分別為33.79mm、17.13mm、 48.99mm、39.89mm、16.69mm、25.52mm、31.33mm，從沉降可以看出，在嚴(yán)格滿足規(guī)范條件下，也盡可能提高了單樁豎向抗壓極限承載力，充分利用了巖土層的樁周土摩擦力和樁端土端阻力強(qiáng)度；另外也驗(yàn)證了在較大深度下，通過雙橋靜力觸探錐頭阻力（qc）和側(cè)壁摩阻力（fs）計(jì)算鉆孔灌注樁樁側(cè)阻力特征值qsia、樁端端阻力特征值qpa的經(jīng)驗(yàn)公式（1）～（4）的準(zhǔn)確性；其中大口徑1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)樁采用了后注漿灌注樁技術(shù)，其單樁承載力也有了很大的提高（在同類型的場(chǎng)地中可提高30%以上），充分保證了單樁豎向承載力的安全可靠。

本次勘察通過對(duì)現(xiàn)有老勘察手段的改進(jìn)提高，依據(jù)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行比對(duì)計(jì)算，使得單樁承載力有了較大的提高，據(jù)估算比常規(guī)的提高約20%，加之采用后注漿工藝使單樁承載力提高30%以上，原設(shè)計(jì)要采用約90m樁長的大口徑鉆孔灌注樁，現(xiàn)在控制在約60m即可滿足擬建物荷載要求，并經(jīng)載荷試驗(yàn)得到了驗(yàn)證。不僅保證了項(xiàng)目的實(shí)施，還為建設(shè)方節(jié)約了大量的建設(shè)資金，很好的完成了委托方提出的任務(wù)。

［1］建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計(jì)院.巖土工程勘察規(guī)范［S］.2版.中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，等.工程建設(shè)巖土工程勘察規(guī)范［S］.浙江工商大學(xué)出版社，2010.

［3］中國建筑科學(xué)研究院.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［4］中國建筑科學(xué)研究院.建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［5］浙江海利得總部大樓及酒店項(xiàng)目工程基樁檢測(cè)報(bào)告［R］.杭州西南建設(shè)工程檢測(cè)有限公司，2013.

TU478

A

1004-5716（2016）04-0001-05

2016-01-28

2016-01-29

周依曼（1997-），女（漢族），浙江杭州人，浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2015級(jí)在讀本科生，教育技術(shù)專業(yè)。