陳 帥 ，鄒欣志

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇九地質(zhì)隊，四川成都 610000；2.核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

大直徑素混凝土樁是指由機械或人工成孔，直徑大于600mm（有別于樁基規(guī)范要求的800mm）、長徑比大于等于6.0、長度不小于4.0m 的混凝土增強體，或等體積置換巖土體的素混凝土柱體，以及構(gòu)造型配筋的混凝土增強體的統(tǒng)稱。隨著城市建設(shè)由中心向外圍不斷擴張，高層建筑與深基坑項目越來越多，以成都為例，東部新區(qū)的快速發(fā)展面臨許多特殊的工程建設(shè)問題，由于平原東部土層通常含有膨脹土成分，對地基處理的要求很高，大直徑素混凝土樁是解決這類問題的重要手段，尤其是在《四川省大直徑素混凝土復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程》（DBJ51/T 060—2016）頒布以后，越來越多的高層建筑使用大直徑素混凝土樁復(fù)合地基，本文以成都某項目為例，從設(shè)計入手，對大直徑素混凝土樁的設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)介紹，為同類型項目提供參考。

1 項目概況

本項目場地地貌單元屬岷江水系Ⅲ級階地。根據(jù)巖土工程勘察報告，場地內(nèi)主要由第四系全新統(tǒng)人工堆積層Q4ml填土（雜填土），第四系中下更新統(tǒng)冰水堆積層（Q1+2fgl）黏土、含卵石黏土，白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖組成。

本工程主要共10 棟高層住宅樓、2 個門房以及2 層地下室組成。根據(jù)最新的設(shè)計圖紙，本工程±0.000 相當(dāng)于絕對高程506.15m。1#、2#、4#、9# 樓主樓墊層底標(biāo)高為-10.50m（相當(dāng)于絕對高程 495.65m），3#、5#、6#、7# 樓主樓墊層底標(biāo)高為-10.60m（相當(dāng)于絕對高程495.55m），8#、10# 樓主樓墊層底標(biāo)高為-10.70m（相當(dāng)于絕對高程495.45m）。1#～10#樓主樓結(jié)構(gòu)擬采用筏板基礎(chǔ)，設(shè)計要求：復(fù)合地基承載力特征值fspk≥450kPa，復(fù)合地基的壓縮模量≥15MPa（見表1）。

2 大直徑素混凝土樁設(shè)計

2.1 設(shè)計參數(shù)的選取

樁徑：取d=1000mm。

復(fù)合地基加固處理對象為基底至強風(fēng)化泥巖層之間的黏土層。根據(jù)勘察報告提供的設(shè)計參數(shù)：中等風(fēng)化泥巖層樁端阻力特征值取1200kPa，強風(fēng)化泥巖層樁端阻力特征值取700kPa，中等風(fēng)化泥巖層樁側(cè)阻力特征值取300kPa，強風(fēng)化泥巖層樁側(cè)阻力特征值取160kPa，含卵石黏土層樁側(cè)阻力特征值取55kPa，黏土層樁側(cè)阻力特征值按系數(shù)0.7 折減取35kPa，黏土層地基承載力特征值取150kPa。設(shè)計采用強風(fēng)化泥巖作為樁端持力層，樁端阻力特征值取700kPa，樁端進(jìn)入持力層不應(yīng)小于2 倍樁徑。設(shè)計采用樁間土為含卵石黏土和黏土層，樁間土地基承載力特征值綜合取150kPa。

2.2 單樁豎向承載力

式中：fcu-樁體材料試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d 立方體抗壓強度平均值；λ-單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，此處取0.90；Ra-增強體單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap-樁的截面積。

根據(jù)經(jīng)驗，并考慮到旋挖成孔及水下澆筑工藝的特殊性，樁體混凝土強度取C25，用公式（1）計算出Ra為8846.4kN。

表1 巖土的工程特性指標(biāo)建議值

表2 單樁承載力特征值計算

表5 復(fù)合地基承載力和壓縮模量驗算

表6 最小樁長驗算

式中：Ra-增強體單樁豎向承載力特征值（kN）；up-樁的周長；qsi-樁周第i 層土的側(cè)阻力特征值（kPa）；lpi-樁長范圍內(nèi)第i 層土的厚度（m）；αp-樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，此處取0.90；qp-樁端端阻力特征值（kPa）。

對含卵石黏土的樁側(cè)阻力特征值取55kPa，黏土的樁側(cè)阻力特征值取35kPa，強風(fēng)化泥巖的樁側(cè)阻力特征值取160kPa，強風(fēng)化泥巖層樁端阻力特征值取700kPa。據(jù)公式（2）選取每棟樓的最不利鉆孔進(jìn)行計算，其單樁承載力特征值結(jié)果如表2 所示。

根據(jù)公式（2）計算的單樁豎向承載力均小于公式（1）樁體混凝土強度為C25 所計算得出的單樁豎向承載力，故滿足要求。

2.3 面積置換率

式中：Ra-增強體單樁豎向承載力特征值（kN）；Ap-樁的截面積；fspk-復(fù)合地基承載力特征值（kPa），取450kPa 進(jìn)行計算；fsk-樁間土天然地基承載力特征值（kPa），綜合取150kPa；λ-單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，此處取0.90；m-面積置換率m=Ap/A；A-單根樁分擔(dān)的加固面積（m2）；β-樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，此處取0.80。

單樁豎向承載力的實際取值計算求得面積置換率見表3。

表3 面積置換率計算

2.4 樁的平面布置

由于基礎(chǔ)尺寸不規(guī)則，按計算的布樁間距，并結(jié)合實際邊界尺寸，對樁間距作了適當(dāng)調(diào)整。地基處理區(qū)域由主體設(shè)計單位確認(rèn)并提供。

表4 設(shè)計樁中心間距計算

根據(jù)實際的布樁結(jié)果，求得各區(qū)域?qū)嶋H面積置換率m 均大于理論計算值，滿足設(shè)計要求。

2.5 復(fù)合地基承載力和壓縮模量驗算（見表5）

計算出的實際復(fù)合地基承載力特征值均大于450kPa，滿足設(shè)計要求。實際復(fù)合地基承載力應(yīng)以載荷試驗為準(zhǔn)。以黏土層的天然地基壓縮模量計算得復(fù)合地基壓縮模量計算值為≥15MPa，滿足設(shè)計要求。實際應(yīng)以現(xiàn)場載荷試驗為準(zhǔn)。

2.6 地基處理設(shè)計樁長及持力層要求

各樓棟選取基巖埋藏最淺的鉆孔，計算為滿足各樓棟單根樁的設(shè)計承載力得出最小樁長，表6 為計算結(jié)果。

地基處理深度根據(jù)基礎(chǔ)平面布置圖和勘察報告中剖面圖的地層情況綜合確定，若現(xiàn)場施工時與設(shè)計出入較大，建議開展施工勘察詳細(xì)查明地層情況。1#樓設(shè)計最小樁長8.7m，最大樁長為12.3m，且進(jìn)入強風(fēng)化持力層不小于3.0m?；炷凉嘧稇?yīng)超灌后再開挖至樁頂設(shè)計標(biāo)高，進(jìn)行裁樁及鋪設(shè)褥墊層。

2.7 褥墊層設(shè)計

褥墊層厚度取300mm，其中級配碎石褥墊層厚度為200mm，C15 素混凝土褥墊層厚度100mm。砂石粒徑5～25mm，中砂含量約30%。褥墊層的做法詳見設(shè)計圖紙。褥墊層的鋪設(shè)寬度為筏板基礎(chǔ)外邊線外擴500mm。厚度偏差為±10mm。

3 結(jié)語

大直徑素混凝土樁在解決膨脹土地基處理的問題中效果明顯，依據(jù)土的工程地質(zhì)性質(zhì)，選取恰當(dāng)?shù)膮?shù)，計算單樁承載力、面積置換率，設(shè)計樁的平面布置、樁長與褥墊層，可在滿足結(jié)構(gòu)安全性的前提下降低施工成本，提高施工效率。