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篇1

關(guān)鍵詞：巖溶發(fā)育；人工挖孔樁；平板載荷試驗(yàn)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 工程概況

本工程位于濟(jì)南市高新區(qū)，整個(gè)場(chǎng)區(qū)共包括12棟商住樓，分別為18層、24層、32層高層建筑，2層地下室，建筑高度53.20-103.20米，建筑占地面積為 73530㎡ ，總建筑面積為21萬(wàn)㎡ 。本工程的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)型式為剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為三級(jí)［1］。場(chǎng)地類別為Ⅱ類，建筑物工程重要性等級(jí)為一～二級(jí)。

2 地質(zhì)概況

2.1 區(qū)域地質(zhì)

場(chǎng)區(qū)位于泰山隆起的西北翼［2］，大地構(gòu)造上處于新華夏第二隆起帶的魯西隆起與新華夏第二沉降帶的魯西北坳陷的過(guò)渡帶，是以古生代為主體的北傾單斜構(gòu)造。區(qū)域內(nèi)地殼中生代燕山期強(qiáng)烈活動(dòng)，形成了NNW向的馬山斷裂、平安店斷裂、千佛山斷裂、東塢斷裂和NNE向的炒米店斷裂、港溝斷裂等斷裂構(gòu)造。區(qū)域穩(wěn)定性與上述斷裂構(gòu)造的復(fù)活性密切相關(guān)，其中與建筑場(chǎng)區(qū)相關(guān)的東塢斷裂和港溝斷裂為非活動(dòng)性斷裂。

2.2場(chǎng)地巖土層分布特性

場(chǎng)地內(nèi)各巖土層分布及特征自上而下分述如下（地層剖面見(jiàn)圖1）：

①雜填土（Q4ml）：灰色、雜色，松散，稍濕；層厚0.50-9.6m，平均2.80m。屬高壓縮性土。

②黃土（Q4pl+dl）：黃褐色，可塑～硬塑；平均層厚4.71m。屬中壓縮性土。

③粉質(zhì)粘土（Q3pl+dl）：紅褐色、棕黃色，可塑～硬塑；層厚1.00-8.50m，平均2.90m。屬中壓縮性土。

④碎石混粉質(zhì)粘土（Q3pl+dl）：灰褐色、紅褐色，中密，濕；層厚0.50-11.60m，平均3.54m。屬中壓縮性土。

⑤-1強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r（O2）：青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙及溶溝、溶槽很發(fā)育，充填粘土及方解石脈。巖石堅(jiān)硬程度［3］為較軟巖～較硬巖，巖石完整程度破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ～Ⅳ級(jí)。場(chǎng)區(qū)普遍分布，層厚1.20-18.40m，平均5.76m。

⑥-1強(qiáng)風(fēng)化角礫狀泥灰?guī)r（O2）：淺灰黃色，碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，溶孔較發(fā)育，呈蜂窩狀，溶孔主要沿角礫位置分布。巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖～軟巖，巖石完整程度極破碎～破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。場(chǎng)區(qū)普遍分布，平均層厚4.60m。

⑥-2中風(fēng)化角礫狀泥灰?guī)r（O2）：棕黃色，碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖石堅(jiān)硬程度為軟巖～較軟巖，巖石完整程度較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ～Ⅳ級(jí)。平均厚度5.97m。

2.3 巖土參數(shù)

巖土主要參數(shù)取值見(jiàn)表1、表2：

各巖土層主要參數(shù) 表1

樁基設(shè)計(jì)巖土參數(shù)表 表2

3地基基礎(chǔ)方案

3.1天然地基方案可行性

以5#商住樓（地上32層，地下2層，剪力墻結(jié)構(gòu)）為例，基地持力層為②層黃土，其承載力特征值fak=130 kPa，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）中5.2.4式計(jì)算，修正后的承載力特征值fak=272 kPa。PK＞fak，不滿足承載力要求［4］，須對(duì)其進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)。

3.2 樁基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)及分析

該場(chǎng)地巖石破碎，巖溶裂隙發(fā)育，若采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，在施工過(guò)程中對(duì)漏漿及卡鉆的情況較難控制，成孔較困難。而本場(chǎng)地在勘察期間未見(jiàn)地下水，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，本場(chǎng)地的地下水主要為巖溶裂隙水，且水量較小，容易控制，對(duì)人工挖孔樁基本無(wú)影響［5］。

對(duì)濟(jì)南巖溶地區(qū)的高層建筑樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)院往往為了控制沉降及安全考慮，直接將樁端持力層做在中等風(fēng)化的巖層內(nèi)，且不考慮樁側(cè)摩阻力，按嵌巖樁進(jìn)行計(jì)算。本例即采用人工挖孔樁，以⑥-2中風(fēng)化角礫狀泥灰?guī)r為樁端持力層，承載力特征值［5］Ra=4500KN，樁徑0.8m，樁長(zhǎng)28.0-30.0m。

本例人工挖孔樁的設(shè)計(jì)從理論上計(jì)算是可行的，但是經(jīng)過(guò)專家組論證，存在以下問(wèn)題：

①樁長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)，樁徑較小，施工較困難且安全得不到保證；

②應(yīng)適當(dāng)考慮樁側(cè)阻力的作用。

專家組建議對(duì)樁基設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

4樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)及檢測(cè)

4.1樁基優(yōu)化的目的

為保證5#樓挖孔樁基施工可行，安全可控，擬對(duì)超長(zhǎng)挖孔樁進(jìn)行優(yōu)化。考慮巖土工程勘察報(bào)告巖土層物理力學(xué)參數(shù)不理想，建議通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段獲取樁基設(shè)計(jì)修正參數(shù)，同時(shí)也為后期項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)，提供數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)安全基礎(chǔ)上的優(yōu)化。

4.2優(yōu)化設(shè)計(jì)及檢測(cè)方案

原設(shè)計(jì)方案樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，優(yōu)化后的樁長(zhǎng)設(shè)定為18m，為了實(shí)現(xiàn)在樁長(zhǎng)變短的前提下不降低樁的承載力，擬采用擴(kuò)底樁型式。原方案未考慮樁側(cè)阻力的作用，現(xiàn)方案擬進(jìn)行樁側(cè)和樁端注漿，以提高安全儲(chǔ)備。

1、檢測(cè)點(diǎn)布置

在5#樓選擇4顆樁位進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)：①號(hào)點(diǎn)（41軸交F軸）、②號(hào)點(diǎn)（31軸交1/C軸）、③號(hào)點(diǎn)（9軸交1/C軸）、④號(hào)點(diǎn)（37軸交1/C軸），以上檢測(cè)點(diǎn)樁長(zhǎng)均取18m。

2、檢測(cè)項(xiàng)目及目的

①物探檢測(cè)

在每根樁的樁底標(biāo)高處采用雷達(dá)探測(cè)［6］，確認(rèn)樁端持力層下5m范圍內(nèi)［6］無(wú)溶洞及較大的裂隙。

②深層平板載荷實(shí)驗(yàn)，確定樁端阻力，檢驗(yàn)校核設(shè)計(jì)

在試樁挖至樁底標(biāo)高（有效樁長(zhǎng)18m）后，然后采用深層載荷板進(jìn)行樁端持力層承載力檢驗(yàn)，及時(shí)提供數(shù)據(jù)，校驗(yàn)設(shè)計(jì)。

若深層載荷板檢驗(yàn)數(shù)據(jù)較為理想，將檢測(cè)點(diǎn)樁位樁端擴(kuò)大頭擴(kuò)大至1.5米［5］，澆筑檢測(cè)點(diǎn)樁；如荷載板實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，通過(guò)樁身注漿，提高護(hù)壁與樁身摩阻力增加安全儲(chǔ)備。

③單樁承載力檢測(cè)，驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果，保證樁基安全

考慮單樁承載力值較大，靜載堆載工作量大，周期較長(zhǎng)，成本較大，為加快速度，減少成本，擬采用靜力自平衡法和靜載兩種方法互相校驗(yàn)的方式檢測(cè)樁基承載力。當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)樁位樁澆筑完成并達(dá)到強(qiáng)度后，對(duì)②、④號(hào)點(diǎn)進(jìn)行自平衡檢測(cè)，對(duì)①、③號(hào)點(diǎn)進(jìn)行靜載檢測(cè)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁基承載力檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)樁身側(cè)阻、樁端沉降進(jìn)行檢測(cè)，為后續(xù)工程建設(shè)采用非嵌巖樁設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

3、測(cè)試儀器布置

測(cè)試儀器根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)周邊勘察孔確定，挖樁過(guò)程中請(qǐng)施工、勘察單位記錄不同巖土層的厚度，對(duì)檢測(cè)儀器安裝位置根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整，以下標(biāo)高只是示意，有待修正。

1）、①號(hào)試樁位于結(jié)構(gòu)平面41軸與F軸的交點(diǎn)，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，共5個(gè)截面，需10個(gè)為鋼筋應(yīng)力計(jì)，布置情況如圖。在樁頂對(duì)稱布置位移傳感器（2個(gè)）

2）、②號(hào)試樁位于結(jié)構(gòu)平面圖的31軸與1/C軸的交點(diǎn)，采用自平衡檢測(cè)，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，共5個(gè)截面，需10個(gè)為鋼筋應(yīng)力計(jì)，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對(duì)稱布置位移傳感器（共6個(gè)）。

3）、③號(hào)試樁位于結(jié)構(gòu)平面圖9軸與1/C軸的交點(diǎn)，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，共7個(gè)截面，需14個(gè)為鋼筋應(yīng)力計(jì)，布置情況如圖。在樁頂和加載箱上下頂面對(duì)稱布置位移傳感器（共6個(gè)）。

4）、④號(hào)試樁位于結(jié)構(gòu)37軸與1/C軸的交點(diǎn)，采用自平衡檢測(cè)，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，共個(gè)4截面，需8個(gè)為鋼筋應(yīng)力計(jì)，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對(duì)稱布置位移傳感器（共6個(gè)）。

4、 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)4顆試樁的深層載荷板試驗(yàn)，可以看出⑤-1層的樁端阻力標(biāo)準(zhǔn)值均大于3800kPa。在沒(méi)有進(jìn)行樁側(cè)注漿的情況下，采用靜載荷試驗(yàn)測(cè)出的擴(kuò)底樁的單樁承載力特征值達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。后期施工過(guò)程中和竣工后的沉降觀測(cè)結(jié)果表明建筑物沉降量和整體傾斜滿足規(guī)范要求。故本方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)是可靠的，且具有極大的經(jīng)濟(jì)和工期優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于巖溶地區(qū)的高層建筑物的樁基礎(chǔ)，對(duì)單樁持力層采用物探方法探明其有無(wú)溶洞及大的裂隙是必要的和可靠的。

（2）對(duì)于巖溶地區(qū)的高層建筑物的樁基礎(chǔ)，可以強(qiáng)風(fēng)化巖石作為樁端持力層，只要確認(rèn)樁端下一定深度內(nèi)無(wú)溶洞及大的裂隙，其單樁承載力能夠得到保證，且建筑物的沉降也能控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

（3）擴(kuò)底樁用于持力層較好、樁較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

（4）人工挖孔樁設(shè)計(jì)，單樁承載力計(jì)算應(yīng)考慮樁側(cè)阻力的發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

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［2］宋明清，王沛成，山東省區(qū)域地質(zhì)［M］，濟(jì)南：山東省地圖出版社.2003.

［3］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50021-2001 巖土工程勘察規(guī)范 ［S］.2009年版.

［4］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 ［S］.2011.