大直径素混凝土桩复合地基工程应用

胡 微,代 杰

(领地集团有限公司,四川成都 610000)

近年来，城市房地产市场的蓬勃发展，地下空间的发展越来越受到重视，地下室的埋深越来越大，而复杂的地质条件不可避免地带来一系列的设计问题。随着地下建筑的规模逐渐变大，寻找安全有效的基础形式和地基持力层是设计面临的重大问题。但是，通常基底标高所在的天然地层难以满足上部结构的承载功能，因此选择适合地域特色的地基处理方法在设计中尤其重要。

大直径素混凝土桩复合地基是近年来逐步推进的新的刚性桩地基处理形式。本文主要针对成都地区某大直径素混凝土桩复合地基工程的应用，从前期设计，施工和后期试验进行了全程跟踪分析，对该复合地基提出了实用的工程建议和方法供工程人员参考。

1 工程概况

项目位于成都天府新区，地块整体呈L型，由三个地块组成，用地规模186 318.87 m2，总建筑面积105.15×104m2。地勘报告显示，拟建基础埋深标高上覆砂卵石层，基底以下多为中风化泥岩，强风化泥岩，和局部砂卵石层。且在一定深度范围内呈现互层现象。同时，地勘报告显示中风化泥岩强度偏低，强风化泥岩遇水软化严重。

经设计单位对基础方案选型评审结果建议：A地块4～14号楼为高层住宅，采用筏板基础，其中，5、14号楼需要对局部区域进行地基处理，4、6～13号楼整个筏板区域均需地基处理，约占地块高层楼栋总数的90 %。B地块1～8号楼全部、11、12号楼部分区域需进行地基处理，处理楼栋约占整个项目高层单体总数的40 %。C地块4、5、6、8、10、11、12号楼以及一层地下室区域需进行地基处理约占地块内高层楼栋的，处理楼栋约占整个项目高层单体总数的40 %。

2 地基处理需求及设计

上部结构单位根据设计计算结果，提出以下设计地基处理要求(表1～表3)。

表1 A地块地基处理技术要求

根据设计单位提供的地基承载力及变形要求，地处理设计如下(表4～表6)。

表2 B地块地基处理技术要求

主要出现两类设计思路。第一，严格按照地勘报告，区别对待各楼栋，选择不同的桩长、桩径和桩间距达到设计要求。第二，选择一确定的桩长确保桩端进入持力层更高的可靠性，降低桩的种类数量，通过调整桩间距达到设计要求。

表3 C地块地基处理技术要求

表4 A地块地基处理设计结果

表5 B地块地基处理设计结果

表6 C地块地基处理设计结果

该项目经过了地基处理设计方案评审，最终设计结果如上述表格所示。在方案评审过程中，一共有四家单位参与方案比选见表7。

表7 地基处理设计方案比选

(1)A单位结合地勘报告选择相对较长的桩长，可确保基桩穿越岩层分界面且更好满足进入持力层深度要求，通过调整桩间距达到设计要求；

(2)B单位通过确定的桩间距，结合地勘报告通过调整桩长达到设计要求，因地勘报告的不确定性，后期由于桩端持力层的条件不确定，存在一定增加桩长的可能性；

(3)C单位采用长桩和不同桩间距达到设计要求，但设计偏于保守不予采用；

(4)D单位严格按照地勘报告孔位地层特征采用不同的桩长，且采用不同的桩间距达到设计要求。该方案虽然混凝土方量最小，但存在非常大的不确定性，后期桩长增加风险较大。综上所述，通过对比“密布短桩”和“疏布长桩”方案的技术可实施性和经济性，最终选择A单位的设计方案为最终实施方案。

3 地基处理检测及结果

针对该地基处理工程，按照相关规范要求对该处理地基做以下几类检测：

(1)采用低应变法全数检测桩身完整性；

(2)采用载荷试验检测单桩竖向承载力；

(3)采用载荷试验检测桩间土承载力；

(4)采用钻芯法确定沉渣厚底及桩身强度。

该项目因复合地基承载力较大，受现阶段检测设备、检测技术条件限制。经专家技术论证情况下，考虑分别测试单桩承载力和桩间土承载力再按照复合地基理论确定复合地基承载力特征值。单桩承载力和桩间土承载力检测结果见表8、表9、图1、图2。

表8 1#工程试验桩单桩竖向静载实验结果

表9 1#工程桩桩间土静载实验结果

图1 1#工程试验桩竖向静载Q-S曲线

图2 1#工程试验桩桩间土静载P-S曲线

4 设计建议及几点思考

通过以上分析有以下几点建议和思考：

(1)单桩竖向承载力的试验结果较原设计有较大富裕度。当加载条件达到2倍特征值时，荷载变形曲线仍趋向于直线，单桩沉降较小，表明桩土共同受力仍处于弹性阶段。因采用旋挖钻进，上覆卵石层区段采用下放套筒施工导致实际桩径扩大，经现场实测原设计1 m的桩径最终浇筑完成达到了1.2 m，单桩承载力有一定的提升。

(2)桩间土的试验结果较原设计有较大富裕度。当加载条件达到2倍特征值时，荷载变形曲线仍趋向于直线，桩间土变形较小，表明桩间土仍处于弹性阶段。结合现场施工及布桩特点，桩间土实际上在一定程度上受大直径桩的侧向约束，实际受力过程倾向于三向约束状态，一定程度上提高了桩间土的承载能力。

(3)建议复合地基承载力计算公式考虑成桩工艺基桩承载力提高系数A和桩间土约束承载力提高系数B。如何量化这两个系数是该地基处理方案的研究方向。

fspk=AλmRa/AP+Bβ(1-m)fsk

A为考虑成桩工艺基桩承载力提高系数。

B为桩间土约束承载力提高系数。

(4) 由于地勘报告不能全面正确反映地下的具体情况，在地基处理设计时，尚未进行施工勘察。建议采用“疏布长桩”的设计方案。第一，可以避免因为施工现场的不确定性造成施工过程中的桩长加长，产生大量的施工现场签证，导致成本不可控制。第二，结合地勘报告。选择一确定的桩长以确保桩端进入持力层深度的可靠性更高。第三，降低桩的种类数量，减少后期单桩检测的种类和数量，降低检测费用。

5 结束语

大直径素混凝土桩土复合地基是近年来逐渐推广应用的地基处理方式。在实际工程推广应用中还存在一些值得深入研究的问题。本文旨在结合工程实际应用的基础上提出一些实用建议供工程技术人员参考。