大直径素混凝土桩在地基处理中的应用

摘要： 本文作者结合实例主要就大直径素混凝土桩在地基处理中的应用进行了较详尽的阐述。

Abstract: The author, combining with examples, mainly gave a detailed elaboration about the application of large diameter concrete pile in the foundation treatment.

关键词： 大直径素混凝土桩；地基处理；应用

Key words: large diameter concrete pile；foundation treatment；application

中图分类号：TU4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）18-0095-02

0引言

随着城市建设的不断进行，超高层建筑大量涌现，对地基的承载能力提出了更高的要求，当天然地基承载力远不能满足设计要求时，常规的地基处理方式一般不能达到处理目的，本文结合工程实例，介绍一种利用大直径人工挖孔素混凝土桩作为置换体对软弱地基进行处理的方式。

1工程概况

某拟建建筑为地下五层、地上三十七层的集商场、办公、餐饮一体的超高层建筑，建筑总高度为162.75m，总建筑面积为139918m2。据地勘报告显示，塔楼地段基底下分布细砂层（其承载力特征值为110kPa）、强风化泥岩（其承载力特征值为300kPa）等相对软弱夹层，不能满足设计要求，需对塔楼地段地基进行处理，要求处理后复合地基承载力特征值fak不小于800kpa。

2场地地层结构及物理力学性质

3人工挖孔置换桩设计

3.1 设计依据①《本项目岩土工程勘察报告》；②设计单位提供的《基础平面图》及技术要求；③《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002；④《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；⑤《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008。

3.2 持力层及桩径人工挖孔置换桩以中等风化泥岩作为桩端持力层，桩端嵌入持力层0.5m以上，平均桩长6m。桩径以1200mm进行设计，护壁厚度150mm。

3.3 复合地基承载力特征值预估计算公式：Ra=up∑qsili+qpAp

fspk=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk m=d2/de2

式中：Ra：单桩竖向承载力特征值（kN）；up：桩的周长（m），取护壁外径为1.5m；Ap：桩的截面面积（m2），1.13m2；qsi：桩周第i层土的侧阻力特征值（kPa）；综合取值45kPa；qp：桩端端阻力特征值（kPa）；根据地勘报告取值2250kPa；li：第i层土的厚度（m）；fspk：复合地基承载力特征值（kPa）；fsk：处理后的桩间土承载力特征值（kPa）；m：面积置换率；β：桩间土承载力折减系数，取0.8；d：桩径（m），取1.2m；de：单桩分担的处理地基面积的等效圆直径（m）。

①估算Ra值：在基坑挖到垫层设计底标高上300mm时，基底土主要为细砂、卵石，强风化泥岩及中等风化泥岩。桩周第i层土的侧阻力特征值综合平均取值45kPa，则单桩竖向承载力特征值为：

桩内径为1.2m，外径1.5m，桩长取不利地段6.0m进行计算：

Ra=3.14×1.5×6×45+3.14×0.62×2250=1275.75+2543.40

=3819.15kN

取Ra=3819kN

②面积置换率及桩距。根据公式：fspk=m（Ra/Ap）+β（1-m）fsk

桩间土主要为细砂，承载力特征值综合取值110kPa

则：m×[3819/（3.14×0.62）]+0.8（1-m）×110≥800

得：m≥21.6%

得出桩间距不得超过2.28m，取桩间距为2.20m。

按以上原则并根据设计单位提供的筏板基础尺寸的进行布桩，桩间距为2.20×2.20m，局部有微调，共布置人工挖孔置换桩189根。

③估算fspk。取最不利地段，桩间土为细砂，承载力特征值fsk=110kPa，桩间距为2.20×2.20m，m＝23.3%。

fspk=0.233×[3819/（3.14×0.62）]+0.8×（1-0.233）×110

=787.45+67.50=854.95kPa≥800kPa

满足复合地基承载力设计要求。

3.4 复合地基压缩模量预估桩间土为细砂：ζ=fspk/fak=854/110=7.76，Es=7MPa，则Eop=54.3MPa。

3.5 桩体强度及配合比桩体试块抗压强度平均值fcu应大于等于3Ra/Ap（即：3×3819/（3.14×0.62）=10.14MPa，故桩体混凝土强度可按C15进行配制。桩体材料设计：以卵石为主，卵石粒径2～5cm，掺和一定量的砂、水泥等；坍落度控制在5cm左右，采用P.032.5普通硅酸盐水泥。

3.6 褥垫层人工挖至褥垫层设计底标高,按要求截桩后铺褥垫层，厚度为30cm，铺设范围在基础边线外扩30cm，顶部夯实，夯填度λ≤0.90，其作用是保证桩同承担荷载。垫层材料为级配砂碎石，最大粒径不宜大于3cm，砂石质量比1：2。

4复合地基质量检测

本工程要求处理后复合地基承载力特征值fak不小于800kpa，人工挖孔置换桩单桩承载力达到3819KN，采用静载试验的检测方案存在很大困难，故本工程拟对复合地基设计计算所采用的以下参数进行检测，根据检测结果复核地基处理方案是否达到设计要求。

①采用深井载荷试验检测中等风化泥岩的桩端端阻力特征值qp，检测桩周地层侧阻力特征值qs；检测总数的1%且不少于3根。

②采用低应变法对桩身完整性进行检测，检测数量为全部桩。

5地基处理效果

为检验地基处理效果，建设方委托第三方对建筑物进行了垂直位移观测，观测结果表明：主楼封顶后地基处理部位累计沉降18.0～21.4mm，沉降差3.4mm，根据观测结果分析，整个主楼沉降速度比较均匀，沉降差也较小，趋于稳定，总沉降量及沉降差均满足设计要求。

6结语

根据建筑物垂直位移观测结果表明，本工程地基处理是成功的，为成都地区同类建筑的地基处理提供了参考依据。

参考文献：

[1]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002.