1、沉管夯扩桩在基础设计中的应用分析 郭尚武 机械工业勘察设计研究院有限公司 摘 要： 高层建筑的基础设计是结构设计的重要环节, 针对不同的地质情况而选择合理的桩型, 能充分利用各层土承载力。延安地区的部分地层中在距离地表约 10 m左右部位存在强 (中) 风化岩层, 与关中地区的粘性土相比岩层承载力高。采用挤土沉管夯扩桩, 可以穿透风化岩层以上较薄的沙砾层, 以强 (中) 风化岩层作为桩端持力层, 桩承载力高。关键词： 沉管夯扩桩; 承载力; 土层地质; 作者简介：郭尚武 (1963) , 男, 陕西西安人, 高级工程师, 主要研究方向为建筑结构设计。收稿日期：2017-08-02analysi
2、s application of Submerged Rammed Pile in Foundation DesignGuo Shang-wu Abstract： The basic design of high-rise building is an important part of structural design.It is reasonable to choose reasonable pile type for different geological conditions, and can make full use of the bearing capacity of eac
3、h layer.In the part of the Yanan area, there is a strong (middle) weathered rock formation at a distance of about 10 m from the surface, and the bearing capacity of the rock is higher than that of the clay in the Guanzhong area.It can penetrate the thin gravel layer above the weathered rock formatio
4、n, and use the strong (middle) weathered rock layer as the pile end bearing layer, and the pile bearing capacity is high.Keyword： submerged rammed expansion pile; bearing capacity; soil geology; Received： 2017-08-021 工程概况该项目位于延安地区某住宅小区, 抗震设防烈度为 6 度 (0.05 g) 。地上 21 层, 地下 1 层, 建筑高度 63.450 m, 钢筋混凝土剪力墙结
5、构, 剪力墙抗震等级为 4级。采用墙下布桩, 承台梁高度 1 100 mm, 筏板厚度 600 mm。地基基础设计等级为乙级。地质剖面自上而下依次如下。杂填土 (1) Q 4:主要由粉土、砖瓦碎块及灰渣等组成, 局部以素填土为主, 层厚约 1.305.70 m。黄土状粉土 (2) Q 4:褐黄色, 坚硬硬塑, 孔隙较发育, 偶见砂砾, 夹粉细砂薄层, 不具有湿陷性, 属中等压塑性。层厚 1.406.90 m。层底深度 4.109.50 m。圆砾 (3) Q 4:杂色, 稍密, 湿饱和层状结构, 圆砾呈亚圆形, 母岩成分以砂岩为主, 一般粒径 38 mm, 最大粒径 15 mm, 填充物以粘性土
6、为主, 分选性差, 部分地段夹有中粗砂透镜体, 修正后的重型圆锥动力触探试验锤击数平均值N63.5=7.7 击。该层厚 5.8013.70 m, 层底深度 13.9015.70 m。强风化岩 (4) QJ 3:蓝黑色, 薄中厚, 层状结构, 厚岩结构大部分已破坏, 岩芯呈碎块状。夹薄层强风化岩, 修正后的重型圆锥动力触探锤击数平均值 N=31.7击。该层层厚 0.502.10 m, 层底深度 15.2017.40 m。粉质砂岩 (5) QJ 3:青灰色, 中厚层状结构, 裂隙不发育, 岩质新鲜, 岩心呈短柱状、柱状, 岩体风化较弱, 岩石单轴饱和抗压强度平均值 fr=42.4 MPa, 属较硬
7、岩。该层未被钻穿, 最大揭露厚度 10.00 m, 最大钻深 26.0 m。勘察期间。地下水位埋深 6.507.750 m。2 桩基选型(1) 预应力管桩:因第 (3) 层为圆砾, 粒径较大, 预应力管桩难以穿透该层, 桩顶标高至第 (3) 层顶仅 23 m, 因此该方案不可行。(2) 钢筋混凝土钻孔灌注桩:桩端持力层为第 (5) 层, 桩在穿越第 (2) 层即粉细砂层及第 (3) 层圆砾层时, 产生塌孔的可能性大, 成桩困难。(3) 挤土沉管夯扩桩:挤土沉管夯扩桩成桩工艺为采用锤击法将内、外套管打入设计标高, 然后拔出内管, 向管内灌入干硬性混凝土。夯击管内干硬性混凝土, 下钢筋笼, 然后向
8、管内浇捣混凝土, 边浇捣边提升外管, 直至浇至桩顶标高。施工中应注意提升速度, 提升速度过快, 则容易形成桩缩径, 更严重者可能导致断桩。3 桩的设计3.1 桩的设计参数桩基设计参数如表 1 所示。表 1 桩基设计参数表 下载原表 3.2 桩承载力计算根据地勘资料, 持力层取第 (5) 层, 即粉质砂岩层。桩径 500 mm, 桩长 10.00 m, 桩顶标高7.240 m, 桩顶标高位于第 (2) 层土中。取钻孔 5 进行计算单桩竖向承载力, 因持力层为砂岩, 夯扩难度较大, 承载力计算桩端承载力不计入夯扩增大的面积。桩端进入第 (5) 层不小于 0.50 m, 根据 JGJ 942008建
9、筑桩基技术规范第 5.3.5 条, Q UK=QSK+QPK=uq sikli+qpkAp=3 953 k N, 特征值取 Ra=1 950 k N。该工程采用墙下布桩, 桩径 450 mm, 桩间距 1 800 mm。总桩数为 112 根, 各段剪力墙下桩的承载力均满足要求。该桩的桩端承载力较高, 根据 JGJ 942008建筑桩基技术规范第 4.1.1.2条。3.3 桩身强度计算桩混凝土强度等级采用 C40, 桩极限承载力标准值为 4 700 k N, 根据建筑桩基技术规范第 5.3.8 条条纹说明 Ru=2Rp/1.35。其中 Rp桩身受压强度设计值, 1.35 为特征值与设计值的转换系
10、数, R p=1.353 900/2=2 632 k N, 根据建筑桩基技术规范第 5.8.2.1 条:Ncfc Aps+0.9f yAS=2 700 k N2 632 k N。满足要求。4 工程桩检测4.1 工程桩桩身质量检测根据 JGJ 1062014建筑基桩检测技术规范, 桩身完整进行检测采用低应变法检验桩的完整性, 检测数量 30 根。从检测结果来看, 桩底反射明显, 桩身结构完整, 类桩 19 根, 占检测数量的 63.3%;类桩 11 根, 占检测数量的26.7%, 未出现, 类桩。桩的完整性满足工程设计和使用要求。4.2 单桩竖向承载力的检测采用单桩靜载试验, 最大加载量取 3
11、900 k N, 共取 3 根桩, 采用慢速维持加荷, 桩的最大加载量和最大沉降量如下。S1:Q max=3 900 k N, Smax=17.68 mm;S2:Qmax=3 900 k N, Smax=18.50 mm;S3:Qmax=3 900 k N, Smax=19.40 mm。结果见表 2。5 沉降观测该项目于 2008 年 12 月竣工, 观测结果为:观测点 1, 9.6 mm;观测点 2, 11.2 mm;观测点 3, 10.3 mm;观测点 4, 11.6 mm;观测点 5, 10.9 mm;时期为 2008 年12 月。从以上结果判断, 地基沉降均匀, 沉降量及倾角远小于规范要求。表 2 桩基设计参数 下载原表 6 结束语沉管夯扩桩通过该项目的实践可看出:沉管夯扩桩处理上部有沙层、圆砾且下部强度较高, 持力层的地基具有优越性。该方法能充分利用承载力高的风化岩层作为桩端持力层, 使得桩承载力大幅提高, 降低工程造价, 且施工进度快, 场地干净, 具有良好的经济效益。缺点是采用柴油锤锤击成孔, 震动大, 可在该项目桩基施工中, 在场地四周挖减震沟用以降低震动产生的不利影响。参考文献1周茗如, 杨鑫, 王晋伟, 等.陇东黄土塬场地高层建筑复合桩基应用研究J.建筑技术, 2016, 47 (9) :812815.
