计算沉降值选择软土地基基础桩长的工程实例研究

2013-03-14陈辉

中国新技术新产品 2013年12期

陈辉

(广东省廉江市第三建筑工程有限公司,广东廉江524000)

一、概述

软土地区桩基础设计，常遇到桩端持力层的选择问题。地质勘察报告的结论与建议，多倾向于采用较深、较密实的土层作为桩端持力层，倾向于以端承力为主的摩擦端承桩，这样的桩基础设计较为常见。但这种设计经常遇到一个矛盾，就是桩基础的性价比。在市场经济条件下，设计人员要考虑业主的经济要求，桩端持力层的确定，很大程度上决定了桩基础的性价比。本文试图从桩基的沉降计算着手，对经济合理的桩端持力层选择方法进行讨论。

二、工程实例

1工程概况

某26层高层建筑，高 98.5m，框架-剪力墙结构，为当地最高建筑。拟建场地在表层粉质黏土以下为35m厚淤泥质土，再往下为56m厚黏性土，中粗砂在地面以下96m处。

2地基基础设计

地质勘察报告的“结论与建议”指出：拟建场地属于桩基工程地质条件相对较差的地段，工程力学性能较好的第5-2层含砾中粗砂埋深96m左右，建议本工程采用92m长的钻孔灌注桩，桩径1200～1500mm。

设计采用1200mm直径、90m长钻孔灌注桩，以第5-3层含砾中粗砂为桩端持力层，单桩承载力特征值为6000kN，桩间距约为3.6m，共布置120根桩。基础采用上海地区常用的桩-厚筏底板基础，厚度为2.0m。

业主对该工程的基础造价进行估算，120根钻孔灌注桩共需约1100万元，仅桩与2.0m厚承台板的造价就占到结构总造价的近30%。认为基础造价太高，邀请的某顾问咨询公司认为可以降低基础造价40%左右，设计认为不可能，业主决定另行委托设计。

3工程问题

某顾问咨询公司的技术人员仔细研究了地质勘察报告，并考察了当地一些高层建筑的基础情况。如附近一幢13层高层住宅，地基土情况与本工程类似，采用30余米长预应力钢筋混凝土管桩，计算沉降130mm，但建成数年后实测沉降为20-30mm。考虑本工程采用直径600mm、长60m的预应力钢筋混凝土管桩，以地质勘察报告中第4-2层粉质黏土夹粉土作为桩端持力层，采用端承摩擦桩。用“实体深基础法”估算沉降，由于当地离上海较近，故沉降计算经验系数参照上海市标准《地基基础设计规范》DOJ 08-11999中的系数。

表1 沉降计算表

按上海市标准《地基基础设计规范》DBJ 08-11-1999“实体深基础法”计算的沉降值为79mm，见表1。

根据沉降计算结果，设计采用了480根直径600mm、长60m的预应力钢筋混凝土管桩，单桩承载力特征值为1800kN，按均匀布置。基础采用桩一厚筏底板，厚度为1.5m。

单桩静载荷试验结果符合设计要求。建筑物竣工实测沉降值为15mm。由上海地区高层建筑桩基础的竣工沉降值一般占最终沉降值的40%-70%来看，本工程的最终沉降值约为40mm左右，小于计算值79mm。

该工程的桩造价共约580万元，比钻孔灌注桩方案降低400余万元，厚筏底板造价比修改前降低约80万元，共降低近500万元，折合每平方米建筑面积100元。桩与厚筏底板的造价占结构总造价的比例降低到20%左右。

4失误原因分析

本工程的地质勘察报告，未选择第4-2层土作为桩端持力层，原设计对第4-2层土也未加考虑，主要原因是该层土的压缩模量较小，担心建筑物的沉降偏大。实际上根据目前的勘察手段，深层地基土的压缩模量很难正确确定，原状土样的采取受到很大的限制，特别是粉性土、砂土扰动程度更大，导致地基土的压缩模量偏小或失真。

此外，上海地区的第5、8层黏性土由于其有较长的地质年代，一般具有超压密性（OCR~1），尤其是第8层黏性土的地质年代属于Q：（上更新世），根据一些工程采用薄壁取土器所得试验数据，其超压密性的指数 OCR＝1.25-1.40，这一点是在压缩模量上反映不出来的。本工程地点毗邻上海郊县，地质条件与上海类似，这也是前述13层高层建筑与本工程的计算沉降值明显大于实测沉降值的原因。

本工程还进行了100m深度内的原位测试与分层压缩试验，由第4-2、4-3层的固结试验e-p分层曲线看，满足本工程的桩基沉降计算要求。第5-2层粉砂、第5-3层含砾中粗砂的e-p分层压缩曲线缺失，据地质勘察人员介绍，与取土扰动有关。参照上海市标准《岩土工程勘察规范》DCJ 08-37-2002中表13，乙6“土的压缩模量足与原位测试成果关系”进行换算，这两层土的压缩模量正：（指地基土在200-300kPa作用时的压缩模量）为75MPa。

本工程修改设计时计算桩基础的沉降就采用上述数据。工程竣工时的实测沉降值表明，参考上海地区有关规范对地基土压缩模量的取值是可行的。