高層建筑樁基承載力不足問題處理
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摘要：某高層建筑采用樁筏基礎(chǔ)，其中基樁選用長(zhǎng)螺旋灌注樁，原設(shè)計(jì)樁徑為500mm，樁長(zhǎng)為30m，工程樁施工前選取了三根樁進(jìn)行堆載靜壓試驗(yàn)，承載力均滿足設(shè)計(jì)要求，略有富余。但在施工圖設(shè)計(jì)過程中考慮到節(jié)省工程造價(jià)與精細(xì)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)單位將原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)調(diào)整為25m，其余參數(shù)均不改變的情況下，工程樁全部施工完成后再一次進(jìn)行單樁靜壓試驗(yàn)，結(jié)果顯示單樁承載力與預(yù)計(jì)值相差較大，不能滿足工程需求。進(jìn)行補(bǔ)充勘察后發(fā)現(xiàn)基底以下25m部位有一層軟弱土層，嚴(yán)重影響樁基承載力，需做相應(yīng)處理。該文結(jié)合這一實(shí)際工程，介紹一種樁基礎(chǔ)承載力不足的處理方法，以供出現(xiàn)類似問題時(shí)參考。
關(guān)鍵詞：高層建筑；樁基；承載力不足；基礎(chǔ)處理；結(jié)構(gòu)荷載
引言
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(yīng)根據(jù)每個(gè)工程的實(shí)際情況有針對(duì)性地采取有效措施，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理、可行的目的。本文結(jié)合某實(shí)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(shí)進(jìn)行參考。
1工程概況
某擬建工程為住宅項(xiàng)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(jì)基本地震加速度值為0.2g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。原設(shè)計(jì)采用基樁為長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，樁徑為500mm，樁長(zhǎng)為30m，工程樁施工前選取了三根樁進(jìn)行堆載靜壓試驗(yàn)，得出單樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求，略有富余。在施工圖設(shè)計(jì)過程中考慮到節(jié)省工程造價(jià)，將原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)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(jìn)行單樁靜壓試驗(yàn)，結(jié)果顯示單樁承載力特征值與預(yù)計(jì)值相差較大，為了查明承載力不足的原因，進(jìn)行了補(bǔ)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。
2工程地質(zhì)條件
工程場(chǎng)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(fù)雜，未經(jīng)嚴(yán)密壓實(shí)，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(xué)性質(zhì)較好、強(qiáng)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(xué)強(qiáng)度低，不宜利用，少數(shù)地段分布，場(chǎng)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(shí)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?，所含黏性土為可硬塑狀態(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(wú)搖震反應(yīng)，切面較光滑，韌性中等，干強(qiáng)度中等。④1層粉砂，力學(xué)強(qiáng)度較高，極少數(shù)地段分布。④2灰色與深灰色，夾有機(jī)質(zhì)土及軟黏土，可塑狀態(tài)，飽和。無(wú)搖震反應(yīng)，切面略光滑，韌性中等，干強(qiáng)度中等。④3層礫砂，力學(xué)強(qiáng)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(wú)搖震反應(yīng)，切面較光滑，韌性中等，干強(qiáng)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(wú)搖震反應(yīng)，切面較光滑，韌性中等，干強(qiáng)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(xué)強(qiáng)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(qiáng)度高。⑥1層粉土，力學(xué)強(qiáng)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(xué)強(qiáng)度較高，部分地段分布。⑥3層泥炭質(zhì)土，屬軟弱土，力學(xué)強(qiáng)度低，不宜利用。⑥層、⑥1層、⑥2層及⑥3層統(tǒng)稱⑥層系土。
3樁基承載力不足問題處理
原設(shè)計(jì)采用基樁為長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，樁徑為500mm，樁長(zhǎng)為30m，工程樁施工前靜壓堆載試驗(yàn)，得出單樁承載力特征值均不小于2200kN；樁長(zhǎng)調(diào)整為25m后，靜壓試驗(yàn)得出單樁承載力特征值右側(cè)區(qū)域均不小于1900kN，滿足預(yù)計(jì)承載力要求，但左側(cè)區(qū)域僅能達(dá)到1080kN，進(jìn)一步擴(kuò)大檢測(cè)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(jìn)行了補(bǔ)充勘察，根據(jù)補(bǔ)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(yán)重影響單樁承載力，直接導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行補(bǔ)樁，不但工程造價(jià)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》（JGJ94—2008）[4]最小中心距的要求，因此結(jié)合補(bǔ)勘資料和試樁情況，在建筑左側(cè)區(qū)域進(jìn)行承載性補(bǔ)樁，在右側(cè)區(qū)域?yàn)榱丝刂普w不均勻沉降進(jìn)行適當(dāng)減沉性補(bǔ)樁，原設(shè)計(jì)樁基布置及補(bǔ)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(fù)合地基的思想為主導(dǎo)，將筏板底地基土分擔(dān)的荷載比例從原設(shè)計(jì)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(bǔ)樁量；（3）為了減小基底以下25m位置軟弱土對(duì)該工程的影響，防止后期沉降過大，此次補(bǔ)樁樁徑不變，樁長(zhǎng)調(diào)整為30m，以確?；鶚洞┰杰浫跬翆?，達(dá)到減沉的目的。
4處理結(jié)果
以復(fù)合地基的思想為主導(dǎo)，長(zhǎng)短樁相結(jié)合，最大限度利用筏板底地基土承載力，減少補(bǔ)樁量，最終補(bǔ)了88根30m的長(zhǎng)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(jì)損失。經(jīng)計(jì)算補(bǔ)樁后地基變形計(jì)算值為96.4mm，滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）[5]第5.3.4條要求，工程竣工后，最終實(shí)測(cè)沉降值僅為36mm。
5結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐工程中常常會(huì)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(shí)際情況認(rèn)真分析，找出問題的主要原因，才能給出有針對(duì)性的處理措施。本文處理的主要方法是以復(fù)合地基的思想為主導(dǎo)，長(zhǎng)短樁相結(jié)合，最大限度地利用筏板底地基土承載力，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)及可行的效果，可作為類似問題處理的一種思路和方法。
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[4]建筑樁基技術(shù)規(guī)范：JGJ94—2008[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.
[5]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50007—2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.
作者：湯偉 董鵬程 單位：云南省設(shè)計(jì)院集團(tuán)