太原某高层桩基沉降计算值与实测值对比分析

刘 晓 娟

(太原市城乡规划设计研究院，山西 太原 030002)

随着国家经济发展、技术进步、人口增加，国家日益倡导节约土地资源，因此在满足国家及地方规范和规划要求的基础上，建筑越来越向上部空间发展，高层建筑越来越普遍。因高层建筑层数多，建筑重量大；基础计算时，承载力及沉降值是必须计算的项目，并进行现场实际观测来复核检验计算值。

1 工程概况

某高层住宅，位于太原晋源区。抗震烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。地上建筑面积26 262.12 m2，地上34层，地下2层，-1层为设备夹层。结构总高度为98.55 m，上部均为住宅，层高2.9 m，结构类型为钢筋混凝土抗震墙结构，基础为钢筋混凝土灌注桩桩基础，布桩方式为墙下布置。钢筋混凝土灌注桩采用桩底、桩侧复式后注浆，桩身直径700 mm，总桩数为137根，其中试桩3根，锚桩12根。工程桩有效桩长35 m，单桩竖向抗压承载力特征值要求达到4 000 kN；试桩有效桩长35 m，试桩单桩竖向极限承载力特征值要求达到9 500 kN，设计桩端持力层为第⑩层细砂层；设计试桩桩顶高程为783.3 m，桩端高程为742.8 m。

2 场地工程地质条件

根据山西省勘察设计研究院提供的勘察报告：本次勘察深度范围内地基土岩性以人工填土、砂土、粉土、粉质黏土为主。场地类别为Ⅲ类，稳定水位标高为777.22 m～778.24 m，轻微液化场地。

3 沉降计算要求

GB 50007—2011建筑地基基础设计规范规定，对以下建筑物的桩基进行沉降验算：地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物桩基；本工程属于30层以上的高层建筑，地基基础设计等级为甲级。应进行沉降验算。

根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.5条规定，建筑桩基沉降变形计算值不应大于桩基沉降变形允许值。沉降变形有以下指标：

1)沉降量；2)沉降差；3)整体倾斜；4)局部倾斜；按照规范表5.5.4条要求，100 m以下的高层剪力墙结构建筑变形主要由1)，3)变形指标控制。

4 计算方法

沉降计算时，附加压力采用荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用，计算最终沉降量宜按单向压缩分层总和法。

4.1 等效作用分层总和法

计算公式见JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.5.6，适用于桩间距不大于6倍桩径的排列密集的桩基，与实体深基础类似，引入桩基等效沉降系数ψe来考虑群桩几何特性对附加应力的影响[3]，计算公式为：

4.2 明德林应力公式方法

计算公式见JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.5.14。

1)计算地基中某点的竖向附加应力值时，将各根桩在该点所产生的附加应力，逐根叠加计算。

2)附加荷载由桩端阻力和桩侧摩擦力共同承担，桩端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成。

本工程桩间距满足6倍桩径，软件计算采用等效作用分层总和法计算，软件计算参数ψ按规范取经验系数，沉降实测结果见图1。

有限元软件计算的沉降值，建筑平面中间区域较大为62 mm，建筑外墙沉降计算值为24 mm～45 mm左右。实测沉降观测点布置在建筑外围，实测沉降观测数值见图1括号内数据。观测的时间范围为1层封顶至主体封顶后29 d。累计实测沉降量：最大值11.66 mm，最小值5.81 mm,平均沉降量7.01 mm，沉降速率0.037 mm/d，小于规范的稳定要求值0.01 mm/d～0.04 mm/d,最大倾斜率0.138‰,小于规范2‰的要求。

《工程地质手册》中沉降的时间效应一节中，一般建筑，在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为最终沉降量已基本完成，对于低压缩黏性土可认为已完成最终沉降量的50%～80%，对于中压缩性土可认为已完成20%～40%，对于高压缩黏性土可认为已完成最终沉降量的5%～20%。

本工程用软件计算时参数ψ按规范取经验系数，根据建筑桩基技术规范5.5.11条，本工程的灌注桩采用后注浆施工工艺，桩基沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别乘以0.7～0.8折减系数，根据规范经验参数，最终计算值应乘以0.7～0.8的折减系数。本工程实测值为计算值乘以0.75的折减系数，与规范规定的参数吻合。

文献[3]中，明德林应力解法计算的沉降值与实测值偏差较大，易对ψ修正，经统计分析，修正系数0.75比较合适。修正后计算值比实测值大约6.5‰。

5 结语

常见的两种沉降计算模型为近似模拟桩在土中受力，进行沉降分析计算。由于土层分布变化不均，且土自身特性也不是均质的，沉降计算值与实测值有一定偏差，通过上述分析，本工程基础采用后注浆灌注桩，桩基沉降计算时，沉降经验系数的折减系数可取0.75；为JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.5.11条中的折减系数0.7～0.8取值，提供一个实例验证；同时为地基情况与本工程地质条件类似的，其余高层建筑采用后注浆桩基设计时，沉降计算经验系数的折减系数提供了参考。

[1] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] JGJ 94—2008,建筑桩基技术规范[S].

[3] 邝雨平，姜忻良，张云富，等.基于实测值的桩基沉降计算方法对比分析[J].工程力学，2013,30(S1):59-62.