沉降控制复合桩基在近海软土地基中的应用.doc

1、沉降控制复合桩基在近海软土地基中的应用摘要：本文结合具体工程项目的现实特点，分析了其屋面钢网架结构跨度大，吊点较为分散等施工难点；为解决这些难题，采用了网架整体提升施工工艺。论述了上下吊点的提升与网架提升到顶后安装原则；从多方面研究了液压提升系统配置以及网架钢结构液压同步提升过程中按部就班的施工技术。 关键词：沉降；单桩承载力；Mindlin 法；附加应力； 中图分类号：TF351 文献标识码： A 文章编号： 概述 浦东某重大工程位于长三角入海口前沿，建设前为沿沿海滩涂，地面以下分布较厚淤泥层，场地表面层为新近堆填土，欠固结，不宜作为基础持力层。厂房地坪已作地基处理，但有大量的设备基础坐落在

2、原装地面上。表层土固结沉降量大，周期长，是影响设备基础方案确定的关键问题。厂房主体以完工，采用地基处理或常规桩基均有工期、现场操作区域以及费用方面的制约，经多方案必选采用沉降控制复核桩基。 2工程地质情况 根据地勘报告场地土层分布如下：第层素填土、冲填土及浜填土，厚度 2.04.9m，新近堆填，压缩性高，不宜作天然地基持力层；第3层砂质粉土夹粘性土，中等压缩性，地基承载力设计值 fd=95KN/m2，厚度 2.94.0m；第、层灰色淤泥质土，厚度 12.514.8m，为天然地基软弱下卧层、只要压缩层；第层粘土，高压缩性，厚度 9.710.8m；第层暗绿色粉质粘土在本场地中缺失；第1、2 层粉砂

3、，中等压缩性，以下各层未穿透。 3.本工程沉降控制复合桩基的设计原则 沉降控制复合桩基是指在软土地基上当承载力基本满足但变形过大时，通过设计穿过土层进入相对较好土层的摩擦桩，以控制沉降的桩基。沉降控制考虑桩-承台共同工作，本工程承台底面以下土体欠固结，承台不分担荷载，只考虑桩的作用。 桩基选型：选用上海标准图钢筋混凝土锚杆静压桩 （DBJ08-112-Z009）中的混凝土预制方桩，桩长 2230m，桩距10d，摩擦桩，桩端进入相对较好的第层或第1 层。按土层参数估算的单桩承载力设计值：边长 250mm，桩长 L=22m 时 Ral=230KN；边长 300mm，桩长 L=22m 时Ral=29

4、0KN；边长 300mm，桩长 L=30m 时 Ral=480KN； 承台底面积 Ac：考虑承台分担荷载时，可根据式按地基图的承载力估算；本工程不考虑承台的作用，基础尺寸按工艺专业条件确定，及构造确定。 AcFd+Gd/fd Fd-上部结构传至承台顶面的荷载设计值； Gd-承台及上覆土重，地下水位以下取浮重度； -经验系数，一般取 1.51.7； fd 承台下土的承载力设计值。 3）桩数 n：由承载力及沉降量控制。 4）沉降计算：本工程是具有较厚的淤泥层的近海软土地基，采用半无限弹性体假定，桩端平面下地基中由桩引起的应力，按考虑桩径影响的 Mindlin 应力计算公式确定。考虑桩身压缩及应力扩

5、散影响，将沉降计算点水平影响范围内各桩基对应力计算点产生的附加应力叠加，采用单向压缩分层总和法计算土层沉降。国标 JGJ94-2008 推荐的计算方法和上海市的地基基础设计规范DGJ08-11-2010 的方法基本一致。作用在承台底面的荷载准永久组合值为 P，承台底面处地基土自重应力为 c，桩顶附加荷载（P-cAc）/n+Gpk 作用下的沉降可按建筑桩基规范JGJ94-2008 的公式计算： S= 为桩身压缩变形 zi-水平面影响范围内，各桩基对应力计算点桩端平面下第 i 层土1/2 层厚度处产生的附加应力之和，应力计算点应取于沉降计算点最近的桩中心点。 j-桩端阻力比。近似取极限总端阻与单桩

6、极限承载力之比。 式与上海市规范公式基本相当。 S= 压缩层厚度自桩端平面起算至土层附加应力等于土层自重应力 10%处止，附加应力应考虑相邻基础的影响；沉降计算经验系数 =1.0。 4计算步骤 采用理正工具箱中的桩基沉降计算模块，计算假定选 Mindlin 法，桩侧阻近似按沿桩身线性分布。 表 1 桩长不同时，系数相应调整。基桩水平面影响范围取 0.6 倍桩长。首先确定承载力满足要求时的最小桩数 n1 根，校核沉降量，不满足要求时；再以容许沉降量反算桩数 n2（n2n1）;最后确定满足构造要求的桩数 n3（n3n2）;桩数 n3 即为实际布桩数。 5.设计实例 某厂房冷库，位于辅楼一层，基底面

7、积约 360m2，工艺提供的地面荷载 20KN/m2,采用天然地基，考虑地面填土自重固结影响的最大沉降量约为 400mm，冷库的外墙安装于辅楼一层的地面下，地面变形过大会导致冷库底部开裂而影响使用。 采用变长 300mm 的静压方桩，按常规经验布桩（方案 1） ，桩长30m，桩端进入1 层，总桩数 63 根，累计桩长 1890m。后经同工艺及厂家沟通，地面荷载调整至 15KN/m2，采用沉降控制复合桩方案进行优化，采用边长 250mm 的方桩，桩长改为 22 米，桩端进入层，表 2 为不同参数下的计算结果。 表 2 6.需要注意的问题 1）深厚淤泥质软土地基上沉降控制疏桩基础，承台不分担荷载时

8、，适用弹性半无限空间假定，桩端平面下土中由桩基引起的附加应力应按Mindlin 解确定。沉降计算应考虑桩顶附加应力在桩身桩端的分配。 2）工程因地面填土自重固结变形过大而采用桩基，当附加应力小时应尽量采用端桩。 3）桩端一下压缩层深度的取值，按国家规范取到附加应力为 0.2c即可。本工程经过核算当附加应力到 0.1c 时，变形还会有较大的变化，建议压缩深度还是按上海市规范取到 0.1c 为宜。 4）大面积地面填土的不利影响，桩端刺入变形的影响，本工程均采用预留桩基承载力裕度的方法处理。 5）静压桩是挤土桩，布桩是要注意避让原厂房桩基；桩长径比较大时应注意核算桩身强度。基桩也可根据现场情况，采用不挤土的转孔灌注桩或部分挤土的预应力管桩。 7.结语 该工程的设备基础量大面广，一个大型设备基础投资上百万是常见的，总投资不可小觑。就本工程而言，顶部填土如能前期处理，消除自重固结的影响，采用天然地基是最经济合理的，桩基是不得已而为之。设计中应注意合理的计算假定及适当的计算参数。本文仅以某厂房一个基础为例，希望对以后设计有所启发。 参考文献： 1 钢筋混凝土锚杆静压桩 （DBJ08-112-Z009） 2 地基基础设计规范DGJ08-11-2010 3国标 JGJ94-2008