大面积仓库复合桩基应用初探

王星军

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030013）

1 工程概况

新建晋德帮医药物流项目7#库总建筑面积为34715.17m2，共分为高区地上五层，低区地上一层，建筑总高23.5m。主体形式为框架结构，建筑结构安全等级二级。

场地地貌单元属为汾河东岸Ⅱ级阶地，属不不液化场地，基础深度内未揭露地下水，湿陷等级为Ⅱ～Ⅲ级。据勘探揭示，场地内地层自上而下依次由①素填土、②湿陷性粉土、②-1 卵石、③粉土、③-2 卵石、④粉质粘土，⑤卵石，⑥粉质粘土。

2 基础方案选择

从工程地质资料看，○2 层为湿陷性粉土，湿陷等级为Ⅱ～Ⅲ级，本工程基底设计标高-4.8m，大致位于第○2 层湿陷性粉土层，下卧层为○2 1 卵石层，○3 粉土层，由于下卧层跨越了不同的工程地质单元，天然地基不均匀，存在较厚卵石夹层，主体结构传来上部荷载450KPA 第○2 层不能满足承载要求，综合分析地质及结构荷载情况，选用干作业成孔灌注桩方案，一种是常规设计方法，建筑的结构荷载全部由灌注桩承担，室内回填采用灰土分层回填，二是采用灰土挤密桩+钻孔灌注桩复合桩基的设计方案，由桩与桩之间形成复合地基在提高承载力的同时消除地基湿陷性，达到减少沉降变形目的。在通过各种计算软件分析基础沉降及调查现场同类型仓库建筑地基处理资料，本工程采用复合桩基计算方法，既可以减少基底灌注桩量，又能充分利用桩间土挤密后地基承担部分荷载，又可减少挤土效应。

根据上部结构形式和场地天然地基存在湿陷性且强度及变形不能满足上部结构的要求，故设计上确定采用灰土挤密桩处理湿陷，承台处布置钻孔灌注桩进行地基处理。

3 复合桩基的设计

灰土挤密桩设计参数：桩径均为400mm, 等边三角形布桩，桩距900mm；本工程总桩数为16385 根。其中承台处桩长度为11.5m(13.3m),有效桩长11m(12.8m)，非承台处桩长度为13.2m(16.4m)，有效桩长12.7m(15.9m)；孔内填料采用3:7 灰土分层回填夯实，填料的平均压实系数不应低于0.97，桩间土的平均挤密系数不小于0.93。要求地基处理后地基土的湿陷量全部消除，地基土沉降量均匀且小于50mm。

承台处后压浆灌孔灌注桩桩身混凝土为C30（试桩桩身混凝土为C35），实际布桩309 根，工程桩桩长30m，桩径700mm，单桩竖向承载力极限值5800KN，单桩竖向承载力特征值2900KN，桩端持力层为第○6 层粉质粘土。布灌注桩时由其承担上部结构85 的荷载，其余15%由灰土挤密桩地基承担。

复合桩基的整体承载力满足《地基与基础设计规范》GB50007-2011 中相关要求，本工程选用PKPM 结构设计软件，桩承台主要形式为三棱台、正方台等，承台厚度为1200mm。

4 复合桩基施工

施工按先灰土挤密桩后干作业成孔灌注桩顺序进行，施工要点分别介绍。

4.1 灰土挤密桩施工

（1）定位桩布置宜结合桩位平面布置图并考虑钢尺全长能拉通因素，一般定位桩间距不超50m 为宜，本工程由于横向存在高低跨，布定位桩则以A 轴、K 轴最边处相邻两排灰土桩及中间高低区分界部位各两排布置，定位桩要求按排沿1～12 轴横向全部桩位布出，打入短钢筋包红布作为标记。

（2）灰土桩机布置宜结合选择机械类型、工期、场地因素进行综合确定，本工程采用柴油锤沉管成孔，夹杆锤机械分层夯实成桩工艺，机械组合为1 台柴油桩机加1 台30 型装载机填料加2 台夹杆锤夯实机，为保证工作面不闲置和机械作业不冲突，可沿纵向1～12 轴每间隔两轴线分为一台桩机作业区域。

（3）成孔采用柴油锤向下锤击沉管成孔，首次打桩时按设计桩长在沉管上用油漆做好标识，成孔过程中安排专人记录锤击数，锤击至设计桩长后提出沉管用测绳测量孔深，如发现沉管速度过慢或沉管贯入度太大、缩径、塌孔现象，应联系勘察、设计单位采取增加跳打排数或其他处理措施。

成孔宜沿短向隔排跳打，由中间向两边或由有建筑物一侧向无建筑一侧进行，共分四遍完成所在区域全部灰土桩作业，在灰土桩沉管成孔初始阶段，宜采取低锤轻击，待桩管沉入土中2m 深度时，若桩管垂直稳定，再加大落距，直至达到设计深度。

注意基坑存在高低区时，高区基坑在开挖时留足高区灰土桩施工工作面宽度，最少保证3m 宽，待高区分界部位桩施工完成后挖除工作面土方再行低区灰土桩作业。

（4）夹杆锤机械填料前必须先进行空夯，夯实孔底至发出清脆声音后方可填料，再进行分层夯实。填料由专人负责，对填料的要注为土料有机含量不大于5%，含水量小于20%。作好每根桩的实际填料量记录。填料一次需夯击6～8 次以上方可继续填料，严禁连续填料。

4.2 灌注桩施工

（1）灌注桩施工前先施工试、锚桩，确定成桩工艺参数后进行工程桩施工，除确定成桩工艺参数处还有利于及早进行承载力试桩。锚桩钢筋预留长度与试桩表面平齐，锚桩混凝土浇筑比试桩顶低0.8～1.0m，以免承载力试验时二次破桩，试验时桩间土开挖至比试桩顶低1.0m 位置，试验完成后二次开挖并截桩至设计有效桩长顶部。

（2）灌注桩成孔采用旋挖机跳打成孔，成孔前除定位测量外，还需对桩顶地坪标高进行测量记录，开孔时应低速慢钻，以防扩径过大；在钻进过程中，匀速下钻，以防扩径过大，且要少提动钻具，通过仪表盘初次确定好成孔深度，再用测绳对成孔深度进行最终确定，如发现有塌孔等不良现象与设计研究处理。

（3）钢筋制作宜在现场加工，按桩身长度分为上、中、下三段，各段钢筋笼主筋采用单面搭接焊进行连接，钢筋笼下料除考虑搭接长度错开35d 以外，还需考虑最大限度利用余料因素。注浆管比基坑地坪高50cm，并用油漆将桩顶及桩侧标识。

成孔后12 小时内进行下笼作业，钢筋笼吊装由25T 汽车吊进行，在孔口设置卡具在上、下段主筋完成连接后抽掉卡具，在上笼进入孔内顶面预留足锚固长度后由卡具在孔口固定防止钢筋笼下沉影响锚固长度，一般主筋在孔口预留锚固长度比设计长10～20cm。

（4）下笼完成后12 小时内进行浇筑作业，浇筑作业前检查注浆孔堵头是否齐全，现场排浆水泵是否正常、水袋是否满足最远排浆长度需求。由汽车吊吊浇筑吊管至孔内，首次浇筑时吊管埋入混凝土中不少于1m，过程中埋入长度为2～6m。

（5）注浆作业应在成桩两天后进行，桩身承载力检测应在后压浆结束20d 后进行，按先桩侧再桩底顺序注浆。当满足下列条件之一时，可终止注浆：①注浆总量和注浆压力均达到设计要求；②注浆总量已达到设计值的75%,且注浆压力超过设计时。

5 地基处理效果检验

复合桩基工程于2018年8月1日第一根灰土挤密桩开始施工，2018.09.30日最后一根灌注桩注浆完成，全部工期为60 天，其中灰土桩20 天，灌注桩40 天,施工期间及时进行了以下试验;

灰土桩主要进行湿陷性试验，当具体工程有要求，需进行承载力试验。湿陷性试验在施工完成2 周进行，抽样数量按桩孔内土为桩总数的1%，且不少于9 根，桩间土为桩总数的0.3%，且不少于3 根。

⑴根据探井桩体取样试验结果，北区各受检灰土挤密桩桩体灰土的压实系数介于0.86～0.99 之间，系数离散性较大，平均压实系数λc 为0.97。

南区各受检灰土挤密桩桩体灰土的压实系数介于0.90～0.99 之间，系数离散性较大，平均压实系数λc 为0.97。

⑵根据探井桩间取样试验结果，北区各受检灰土挤密桩桩间土试样的挤密系数介于0.81～0.99 之间，系数离散性较大，平均挤密系数ηc为0.94。

南区各受检灰土挤密桩桩间土试样的挤密系数介于0.83～0.99 之间，系数离散性较大，平均挤密系数ηc为0.94。

⑶根据探井取样试验结果，本工程灰土挤密桩桩长深度范围内地基土的自重湿陷量均0.0mm，湿陷性量介于0.0mm～49.5mm 之间，地基土的剩余湿陷量均小于50mm。

灌注桩除承载力试验外，还需对工程桩进行低应变桩身完整性检查，抽检数量不少于桩数的20%，且不少于10 根，桩身完整性检查需在破桩后进行。

（1）根据单桩竖向抗压静载试验结果可知，本工程灌注桩在现场试验条件下的单桩竖向抗压极限承载力为5600kN，满足设计要求。

（2）根据低应变动力检测桩试验结果，本工程所检测的121 根桩均属Ⅰ类桩，占抽检桩总数的100%；本工程所抽检的桩中未发现Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类桩。

6 复合桩基施工探究

由于复合桩基进行地基处理可以采用多种桩基进行组合，因此综合考虑现场环境、工期、成本、施工技术水平等因素至关重要，如本项目在初期方案选择时普考虑采用强夯加灌孔灌注桩地理处理方式，虽能大量节约工程成本，但考虑到临近村镇施工过程中噪音扰民，在当前环保压力空前加大的现实条件下付出社会成本更大，因此最终选择本文所选地基处理方式。施工中如遇到冲沟等不良地质环境时，可采取先对沟底挤密桩复合地基处理，对沟壁采取台阶处理，然后分层进行冲沟回填，最后进行大面积挤密桩处理，大面积挤密桩处理布桩时必须与沟底挤密桩进行咬合，相互深入1～2m。

另外由于本工程为灰土桩与灌注桩复合地基，笔者建议如遇与本工程类似工程时，成孔可采用灌注桩机械旋挖机进行成孔，孔位选择时也尽量与灌注桩位置重合，如此可避免灰土桩试验后二次重复填孔，节省材料与工程成本，加快工程进度。

7 结语

通过新建晋德帮医药物流项目7#库复合桩基的工程实践证明，在大面积仓库湿陷性黄土地基中应用复合桩基，只要因地制宜，设计施工措施得当，是可行的。复合桩基充分利用承台下方挤密灰土桩分担部分荷载，减小灌注桩所受荷载，从而达到减小桩径与桩数，减小灌注桩施工过程中挤土效应，在实践中达到优化设计，减小工程造价目的。