天津某工程裙房桩基优化设计过程

天津某工程裙房桩基优化设计过程

郭丰雨常雁朋

清大国华环境集团股份有限公司北京100085贵州梦想加建筑设计有限公司北京分公司北京100020

摘要：利用具体的工程实例，介绍了根据场地特征进行桩基选型和具体优化过程，介绍后注浆钻孔灌注桩的原理及在工程中的应用，以供工程设计参考。

关键词：钻孔灌注桩；后注浆

Abstract:Usingspecificengineeringexamples,thepaperintroducesthepile-basedselectionandspecificoptimizationprocessaccordingtothesitecharacteristics,introducestheprincipleofpost-injectiondrillingandperfusionpile,anditsapplicationinengineeringforreference.

Keywords:Drillingperfusionpilesafterslurry

一、工程概况及特点

工程为丙类商务办公楼，是某商业综合体的第五期工程，位于天津市水上公园以南，地下1层，主楼地上26~28层，裙房地上二层（局部一层）。地下一层层高5.0m(局部4.5m)，裙房1、2层层高均为5.1m；办公楼1~3层层高5.1m，4层及以上层高3.6m，建筑总高度98.1m。总建筑面积1050345m2，结构形式为框架-剪力墙结构体系。

根据现场勘察钻探及走访调查情况，本场地地貌单元为第四纪沉积-海积平原，经过漫长的水动力作用，沉积了巨厚的第四系沉积物。场地原为取土坑，2002左右填垫建筑垃圾、碎砖块、混凝土块至现地坪，故浅部杂填土（以松散的砖块、碎混凝土块为主）厚度普遍在7-10米，局部超12米。按土层特征及分布规律按自上而下的顺序为：①人工填土层，④河床~河漫滩相沉积层，⑥浅海相沉积层，⑦沼泽相沉积层，⑧河床~河漫滩相沉积层，⑨河床~河漫滩相沉积层，⑩滨海潮汐相沉积层，⑪河床~河漫滩相沉积层，⑿浅海~滨海相沉积层，⒀河床~河漫滩相沉积层，⒁滨海三角洲沉积层。④1土承载力特征值为115KPa,⑥1土承载力特征值为100KPa

二、基础选型及比较

本文仅对裙房及地下车库部分的基础设计进行介绍。

根据勘察测得的稳定水位，建议本工程抗浮设防水位按设计室外地坪下0.8米设计，对于裙房需要进行抗浮设计。

1）天然地基独立基础

按照建筑设计条件，本工程裙房基底持力层为粉质粘土⑥1层，地基承载力特征值100kPa，由于柱下压力达6500kN，最大浮力达1800KN。受压对地基的承载能力要求很高，采用独立基础时，基底天然地层的地基承载力特征值较低，采用天然地基不能满足设计对地基承载力和变形的要求，另外需要进行抗浮设计。故天然地基方案均不可行。

2）预制类桩基

天津地区预制桩可以用做抗拔桩，但是本工程考虑场地杂填土埋深厚度大，且以松散建筑垃圾为主，送桩困难，根据工程经验，此类场地对预制类桩施工不利。故预制类桩基方案不可行。

3）灌注桩

由于天然地基难以满足工程要求，预制类桩对本工程施工不利，故考虑采用泥浆护壁钻孔灌注桩，因抗浮水位较高，地下车库桩基绝大部分以抗拔为控制状态。根据地勘报告，以⑪2粉砂层作为桩端持力层。

三、桩基承载力估算

1）不考虑后注浆桩基竖向极限承载力估算

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.3.6条，按照式（1）估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp（1）

2）不考虑后注浆桩基抗拔极限承载力估算

因本工程桩基不仅需要抗压还要承受水浮力，设计时需要先根据土的物理指标估算基桩的抗拔极限承载力标准值。依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.4.6条，按照式（2）估算：

Tuk=∑λiqsikuili（2）

3）考虑后注浆桩基竖向极限承载力估算

依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5.3.10条，后注浆单桩极限承载力标准值可按式（3）估算：

Quk=Qsk+Qgsk+Qgpk=u∑qsjklj+u∑ßsiqsiklgi+ßpqpkAp（3）

4)最终桩型及桩径的选择

由估算结果可以看出，在同等条件下，采用后注浆技术，可使单桩竖向承载力特征值提高35~40％。后注浆成本比扩大桩径要降低很多，故本工程选择采用后注浆桩基。

对于合理桩径的选择，由于本工程不仅要考虑桩基抗压承载力还要考虑桩基的抗拔承载力，由表4的估算可知桩侧阻摩阻力产生的抗拔承载力是很高的，但是《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）3.4.8条规定抗拔桩基应控制桩身裂缝。本工程地勘报告定义的环境类别为三类，根据规范桩身的裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限制为0.2mm。因考虑柱底压力布桩，单柱下需要桩数为三~四桩，纯地下室无裙房位置抗浮起控制作用，综合考虑柱底压力和浮力，最终选择桩径为600的后压浆钻孔灌注桩。通过在场地内试桩，试桩结果为单桩竖向抗压极限承载力达到4840KN，单桩竖向抗拔极限承载力达到2640KN，由此可见估算结果与试桩结果比较吻合。根据实际布桩，单桩竖向抗拔极限承载力用到480KN的桩占总桩数的70%，配筋为9根直径14的三级钢。单桩竖向抗拔极限承载力最大用到1300KN，该桩型的桩占总桩数的4%，配筋为12根直径25的三级钢。由此可见选择的桩型还是合理的。

本工程对直径600的非后压浆钻孔灌注桩进行了实际布置，需要桩数为752根，而布置后压浆钻孔灌注桩，需要总桩数为613根，由此可见采用后压浆钻孔灌注桩节约了约22%的桩数。

四、后注浆技术

在钻孔灌注桩的桩身混凝土达到一定强度后，通过预埋的注浆管，在高压作用下将以水泥为主剂的浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用，改变桩端及桩侧一定范围土体的物理力学性能及桩与岩土之间的边界条件，消除桩侧泥皮和桩端沉渣等隐患，缩短桩长，提高灌注桩单桩承载力。

五、结论

1、通过具体工程设计实例，介绍了根据场地特征进行桩基选型和具体优化设计过程，以供设计参考。

2、在相同的工程地质条件下，与普通的钻孔灌注桩相比，采用后注浆钻孔灌注桩可以大幅提高单桩承载力，从而降低工程造价。

参考文献

1．（JGJ94-2008）建筑桩基技术规范[S]

2．桩基工程手册编写委员会桩基工程手册[M]北京：中国建筑工业出版社1995

3、龚维明，戴国亮，程晔.桩端后压浆桩轴向承载力[J].桥梁建设，2009.5：13-16

4、王立建，刘波，高艳平.后压浆施工技术与应用[J].工业建筑，2007年第37卷增刊.