湯偉,董鵬程
(1云南省設(shè)計院集團,云南昆明 650228;2昆明市五華區(qū)國有資產(chǎn)投資經(jīng)營管理有限公司,云南昆明 650228)
工程建設(shè)過程中,經(jīng)常遇到地基基礎(chǔ)承載力不滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求的情況。遇到這種問題,必須想辦法處理,以保證工程的質(zhì)量安全,避免出現(xiàn)質(zhì)量安全事故[1-3]。工程中應根據(jù)每個工程的實際情況有針對性地采取有效措施,以達到經(jīng)濟、合理、可行的目的。
本文結(jié)合某實際工程,介紹一種樁基礎(chǔ)承載力不足的處理方法,以供大家在出現(xiàn)類似問題時進行參考。
某擬建工程為住宅項目,主體結(jié)構(gòu)地下3層,地上34層,上部結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)類型為樁筏基礎(chǔ),工程抗震設(shè)防烈度為8度,設(shè)計基本地震加速度值為0.2g,設(shè)計地震分組為第三組,建筑場地類別為Ⅱ類。
原設(shè)計采用基樁為長螺旋鉆孔灌注樁,樁徑為500mm,樁長為30m,工程樁施工前選取了三根樁進行堆載靜壓試驗,得出單樁承載力滿足設(shè)計要求,略有富余。在施工圖設(shè)計過程中考慮到節(jié)省工程造價,將原設(shè)計樁長調(diào)整為25m,其余參數(shù)均不改變。工程樁全部施工完成后,再一次進行單樁靜壓試驗,結(jié)果顯示單樁承載力特征值與預計值相差較大,為了查明承載力不足的原因,進行了補充勘察,根據(jù)勘察資料發(fā)現(xiàn)在本棟建筑左側(cè)區(qū)域基底以下25m位置有一層軟弱土,具體分界位置見圖1。
圖1 地質(zhì)分界平面圖
工程場地屬于沖洪積平原,位于昆明蛇山尾部山前平原區(qū),緩坡坡腳,人工雜填土、沖洪積相、湖沼積相、坡殘積相土層及基巖均有揭露。現(xiàn)將各巖土層特征自上而下分述如下:
①層雜填土:分布于淺部,成份復雜,未經(jīng)嚴密壓實,結(jié)構(gòu)疏松,未經(jīng)處理不能利用。
②層黏土:可硬塑狀態(tài),物理力學性質(zhì)較好、強度較高,厚度較大(0.40~9.00m,平均 3.17m)。 ②1層淤泥質(zhì)土,屬軟弱土,力學強度低,不宜利用,少數(shù)地段分布,場地南部邊緣的基坑底位于此層中。②層、②1層及②2層統(tǒng)稱②層系土,因埋藏較淺,基坑開挖時多被挖除,作為持力層的可利用性較差。
③層含粉質(zhì)黏土圓礫,褐黃與灰黃色,2%~30mm次圓狀,礫石含量約30.0~50.0%,稍中密狀態(tài)為主。礫石以泥巖為主,夾少許石英砂巖等,含黏性土30%~40%,整體屬粗?;旌贤粒ば酝翞榭捎菜軤顟B(tài);
④層粉質(zhì)黏土:褐黃與灰黃色,含3%~5%、Φ2~10mm的棱角狀礫石,飽和,可硬塑狀態(tài),中壓縮性,無搖震反應,切面較光滑,韌性中等,干強度中等。
④1層粉砂,力學強度較高,極少數(shù)地段分布。④2灰色與深灰色,夾有機質(zhì)土及軟黏土,可塑狀態(tài),飽和。無搖震反應,切面略光滑,韌性中等,干強度中等。④3層礫砂,力學強度較高,少數(shù)地段分布。④層、④1層、④2層及④3層統(tǒng)稱④層系土。
⑤層粉質(zhì)黏土:蘭灰與灰黃色,含3%~5%、2~10mm的棱角狀礫石,飽和,可硬塑狀態(tài),中壓縮性,無搖震反應,切面較光滑,韌性中等,干強度中等。⑤1層粉土,蘭灰與淺灰色,夾粉土及黏土薄層,含次圓狀礫石、粒徑2~10mm,含量3%~5%,飽和,可硬塑狀態(tài),中壓縮性。土體無搖震反應,切面較光滑,韌性中等,干強度中等。
⑤2層礫砂,褐黃色,部分為圓礫,含可塑狀黏性土。礫砂粒徑2~20mm、次圓狀為主、含量約10%,成份以泥巖為主、夾少許石英砂巖,中密狀態(tài),中壓縮性。⑤3層泥炭質(zhì)土,屬軟弱土,力學強度低,不宜利用。⑤層、⑤1層、⑤2層及⑤3層統(tǒng)稱⑤層系土。
⑥層黏土:褐黃色,褐紅色,夾粉土及粉質(zhì)黏土薄層。含次圓狀礫石,粒徑2~10mm,含量3%~5%,可硬塑狀,切面較光滑,韌性好,干強度高。⑥1層粉土,力學強度較高,部分地段分布,厚度不均。⑥2層含粉質(zhì)黏土礫砂,力學強度較高,部分地段分布。⑥3層泥炭質(zhì)土,屬軟弱土,力學強度低,不宜利用。⑥層、⑥1層、⑥2層及⑥3層統(tǒng)稱⑥層系土。
圖2 地質(zhì)典型柱狀圖
原設(shè)計采用基樁為長螺旋鉆孔灌注樁,樁徑為500mm,樁長為30m,工程樁施工前靜壓堆載試驗,得出單樁承載力特征值均不小于2200kN;樁長調(diào)整為25m后,靜壓試驗得出單樁承載力特征值右側(cè)區(qū)域均不小于1900kN,滿足預計承載力要求,但左側(cè)區(qū)域僅能達到1080kN,進一步擴大檢測范圍后結(jié)果與上述情況一致。為了查明承載力不足的原因,進行了補充勘察,根據(jù)補勘資料發(fā)現(xiàn)在此建筑左側(cè)區(qū)域基底以下25m位置有一層軟弱土層(圖2),此軟弱土層嚴重影響單樁承載力,直接導致左側(cè)基樁承載力不足。
由于該工程所有工程樁已經(jīng)施工完畢,因此只有在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行基礎(chǔ)處理,以滿足上部結(jié)構(gòu)承載力及變形要求。經(jīng)綜合分析后采取了以下處理措施:
(1)如果按最不利試樁結(jié)果進行補樁,不但工程造價過高,而且基樁過密,樁間距難于滿足 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94—2008)[4]最小中心距的要求,因此結(jié)合補勘資料和試樁情況,在建筑左側(cè)區(qū)域進行承載性補樁,在右側(cè)區(qū)域為了控制整體不均勻沉降進行適當減沉性補樁,原設(shè)計樁基布置及補樁后的樁基布置如圖3和圖4;
(2)在保證工程質(zhì)量安全的前提下,以復合地基的思想為主導,將筏板底地基土分擔的荷載比例從原設(shè)計的10%調(diào)整為20%,充分利用筏板底地基土承載力,盡量減少補樁量;
(3)為了減小基底以下25m位置軟弱土對該工程的影響,防止后期沉降過大,此次補樁樁徑不變,樁長調(diào)整為30m,以確?;鶚洞┰杰浫跬翆?,達到減沉的目的。
圖3 原設(shè)計樁基平面布置圖
圖4 補樁后樁基平面布置圖
以復合地基的思想為主導,長短樁相結(jié)合,最大限度利用筏板底地基土承載力,減少補樁量,最終補了88根30m的長螺旋樁,比不考慮地基土承載力少了40多根樁,在目前情況下,最大化減少了經(jīng)濟損失。
經(jīng)計算補樁后地基變形計算值為96.4mm,滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007—2011)[5]第 5.3.4 條要求,工程竣工后,最終實測沉降值僅為36mm。
實踐工程中常常會遇到基礎(chǔ)承載力不滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求的問題,處理方法多種多樣,具體要根據(jù)實際情況認真分析,找出問題的主要原因,才能給出有針對性的處理措施。本文處理的主要方法是以復合地基的思想為主導,長短樁相結(jié)合,最大限度地利用筏板底地基土承載力,以達到安全、經(jīng)濟及可行的效果,可作為類似問題處理的一種思路和方法。