２０１０年第１２期 （总第１６０期） 现代企业文化 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲｌＳＥ ＣＵⅢＲＥ ＮＯ．１２，２０１０ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１６０） 浅析素混凝土桩复合地基在高层建筑中的应用 张青松 （达华工程管理集团有限公司，广西南宁５３００００） 摘要：文章结合素混凝土桩复合地基的工作机理，采用素 总体沉降。根据复合地基载荷试验中测试的桩土应力比，桩体 混凝土桩加固处理的工程实例。对素混凝土桩在复合地基中的 设计和沉降、施工进行了分析。说明采用素混凝土桩加固地基 可很好地解决高层建筑地基沉降问题，应用前景十分广阔。 关键词：素混凝土桩；地基沉降；复合地基 中图分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－１ １４５（２０１ ｏ）１２—０１８７－０２ 地基沉降是指在荷载作用下地基表面所产生的竖向位移， 由于建筑地基的不均匀、荷载差异、体系等因索引起的地基变 形。过大的沉降量将影响建筑物的使用，甚至会对建筑物间的 连接管道等产生破坏，过大的沉降差和倾斜将使结构产生附加 弯矩。在工程设计中，设计人员往往只考虑了地基的沉降量， 而忽视了地基的沉降差。沉降量虽然满足要求。但相邻建筑物 基础间的沉降差较大。超出规范允许值，仍将使上部结构产生 内应力，严重的甚至引起上部建筑开裂，影响建筑物的正常使 用。因此，沉降控制在复合地基中非常重要，在很多工程中使 用复合地基就是用来减少沉降的，而素混凝土桩复合地基属复 合地基的一种，它是由素混凝土组成的桩作为增强体，与天然 地基一起承载的地基形式。大量的复合地基试验证明，素混凝 土桩复合地基的沉降量较小，一般在１０～４０ｒａｍ之间，并可以减 小不均匀沉降。而且与其他类型的桩基相比，造价可以节约三 分之一以上。 一、沉降量计算的目的 第一，便于给建筑物留出合理的预沉降量，以满足建筑物 的正常使用的高程要求；第二，预估构筑物的沉降、沉降差、 倾斜等，是为了使其控制在允许范围内，以防止建筑物开裂， 满足其正常使用要求；第三，为地基处理提供必要的依据；第 四，预估沉降随时间的发展变化关系。 二、素混凝土桩复合地基工作机理 目前工程中，比较广泛应用的一种桩基就是ＣＦＧ桩复合地 基，是由碎石、石屑、粉煤灰及适量水泥加水搅拌胶结而成。 当粉煤灰不丰富的情况下，工程中也常用桩体材料由水泥、碎 石、中砂组成的素混凝土桩。根据不同的配合比，素混凝土桩 桩身混凝土强度可从ｃ５到Ｃ２０调节。 素混凝土桩具有一定强度，为刚性桩，工作性状与属于散 体材料桩的碎石桩有很大不同，不需要周围土体的约束作用就 可以将竖向荷载传递到深层土层或者持力层上，在上部荷载作 用下，素混凝土桩压缩变形小于周围土体的变形，桩身分别向 褥垫层和下卧层刺入，桩土共同承担荷载，并且在褥垫层的变 形调解下荷载逐渐向桩顶转移（图Ｉ），有效降低了复合地基的 的承载作用显著。 下 甚 图１素混凝土桩复合地基工作性状示意图 三、素混凝土桩的施工 （一）成孔工艺 目前常用的素混凝土桩施工工艺主要有振动沉管及回旋钻 机成孔，振动沉管及回旋钻机成孔。振动沉管需有一定桩间距 或采用隔行跳打的方法，对周围环境扰动较大；回旋钻机成孔 施工泥浆量大，泥浆外运增加施工成本，影响施工速度。 基于深厚软土地基考虑，在实际工程中应采用长螺旋钻孔。 相对上述２种工艺，长螺旋钻孔具有以下优点： （１）成桩速度快， 长螺旋钻孔工艺简单，使用泵送混凝土，比夯扩桩成桩速度快； （２）长螺旋钻孔机械使用电力，无噪音和空气污染，可适用于市 区施工； （３）施工中不需降水、泥浆制备和排污，综合效益较 好； （４）长螺旋钻孔桩下放钢筋笼使用送笼器，比夯扩桩钢筋 笼标高容易控制； （５）夯扩桩属于端承桩，易受长桩效应影响； 长螺旋属于摩擦桩，不受长桩效应影响； （６）夯扩桩遇中间有 硬夹层，沉管困难；若遇承压水层，成桩也比较困难； （７）由 于高压注浆，对周围地层有渗透加同作用，可解决断桩、缩径、 桩底虚土等问题，还有局部膨胀扩径作用，提高承载力。 （二）施工工艺 施工准备一定位放线一钻机成孔一准备桩料一成桩一转移 钻机一桩体保护一质量检验。 四、工程实例 （一）工程概况 某住宅楼，地下２层，地上２６层，筏板基础，框架剪力墙结 构，建筑底面尺寸为６４．ｎｌ×１５．８８ｍ，基础埋深－６．３ｍ。有关的 工程地质参数见表１： 袁１场地地层及地基土工程力学性质 墨 ｌ届 发 话冈鼍霄ｔ 精鞋瞳囊 ｍ赫 ■ 书掌 ｆ幡Ｉ 牵值“ｆｋｐ ＇ ■也． ＾｛ ｐｎ’ 一１８７— （二）方案选择 力（ｋＰａ）； 由于本工程为２６层建筑，基底压力要求较大，故本工程拟 采用长螺旋钻孔管内泵压混凝土桩复合地基处理方案。 Ｅ 础底面第ｉ层土的压缩模量（ＭＰａ）； ｚ 、ｚ 广基础底面至第ｉ层土、第ｉ一１层土底面的距离（ｍ）； ａｉ、ａｉ一。—基础底面计算点到第ｉ层土底面范围内平均附加应 （三）素混凝土桩复合地基设计参数 素混凝土桩复合地基设计参数主要有：桩长、桩径、桩距 力系数。 和排距、桩身混凝土强度、褥垫层及材料等。 地基变形深度ｚｎ的确定：ＡＳ’ ≤０．０２５ ＡＳ。 １．桩长设计。素混凝土桩要求桩端落在较好的地层上，因此， ｓ’ 一在由计算深度向上取厚度为ＡＺ的土层计算变形值； 桩长是复合地基设计时首先要确定的参数，它取决于建筑物对承载 ． ＡＳ 广－在计算深度范围内，第ｉ层土的计算变形值。 力和变形的要求和土质条件等因素。根据岩土工程勘察报告提供的 （２）计算过程及结果。计算的中心点基本数据见表２： 场地各层土的主要工程性能指标，素混凝土桩首选第ｑ 层中砂为桩 表２计算点位置及基本数据 端持力层，／￣，：１２．５ｍ，保护桩长０．ｓｍ，有效桩长１２ｍ。 接础 ．；哇础 盐寝平均 蕾，ｒｌ 中心点 中 点 一ｒＫ 长腰 篮墨 附舡Ｊ＆ 螺擗 ， ＿韭貅 ２．桩径设计。本工程拟采用长螺旋钻孔、管内泵压混凝 （’、） ｆｍ （ｋｐ＾’ Ｃｍ， ｆ”） ‘ ＞ 假角 土成桩，设计桩径为４００ｒａｍ，桩身混凝土强度等级Ｃ２５。 ６４．７ ｌ＿． ／．ｉ ４Ｓ Ｅ ｆｔ． ＾ ．＇１ Ｉ．ｔ ９● ｏ ３．桩距和排距设计。根据基础底面尺寸，结合基础形式最 计算中心点沉降时： 后采用矩形布桩。桩间距分别为：１．２５×１．２７ｍ，共布桩５２ Ｘ 取Ｌ＝６４．７／２＝３２．２５ｍ， ｂ＝ｌ＇５．８８／２＝７．９４ｍ； １３＝６７６￣。 则Ｌ／＝３２．３５／７．９４－－－４．０７４ ４．桩体强度ｆｃｕ。根据《建筑地基处理技术规范》 代人公式： （ＪＧＪ７９—２００２）第９．２．７条规定，按ｆｃｕＩ＞３Ｒａ／Ａｐ计算桩体强度。 △Ａ．＿（ｚ －Ｚｉ－Ｌｉ－Ｉ） ×Ｐ。＝（Ｚ 一Ｚｉ一１ Ｉ） ×４５０ ５．褥垫层材料及厚度。依据本地区的实际情况，本工程褥 ａＳｉ＝ａＡ／Ｅ 垫层厚度取２００ｒａｍ，褥垫层材料采用级配砂石（砂：碎石＝３： 最后得：∑Ｓ＝３３０．７７３ｍｍ。 ７），碎石粒径为８ｒａｍ～２０ｒａｍ。 ＡＳ．／ＥＳ＝５．８２０／３３０．７７３－－０．０１７５≤０．０２５，满足要求。 （四）素混凝土桩的计算公式 ． 计算深度范围内压缩模量当量值： １．单桩竖向承载力特征值：Ｒａ＝（Ｕｐ ｑｓｉ×ｌｉ＋ｑｐＡｐ） Ｅｉ＝ｐｏｚｎａｎ／Ｓ＝４５０ ｘ ２１．３６２／３３０．７７３＝２９．０６２ＭＰａ ／ｉｓｐ 取 ｓ＝０．１２，修正后的沉降量： Ｕ 啦的周长（ｍ）； ｓ＝ ×ｓ＝０．１２×３３０．７７３＝３９．６９ｍｍ￣５０ｍｍ，满足高层建筑 ｒｒ一－桩长范围内所划分的土层数； 变形设计要求。 ｑ，ｉ、ｑ。一桩周第ｉ层土的侧摩阻力、桩端阻力特征值值 五、复合地基的施工 （ｋＰａ）； 本工程采用长螺旋钻孔进行复合地基施工，成孔直径 Ａ口＿啦的截面积（ｍ２）； ４００ｍｍ，管内泵压混凝土成桩，成桩施工时，混凝土的塌落度 —第桩长范围内第ｉ层土的厚度； 控制在１８～２０ｃｍ。施工钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻的 整系数，取２．００。 时间，混凝土泵送量应与拔管速度箱配合。施工桩顶标高比设 ２．复合地基承载力：Ｃ ｍ—／ｉａ １３（１一ｉｎ） 计桩顶标高高出０．５ｍ，施工垂直度偏差要小于１％，桩位偏差小 一复合地基承载力特征值（ Ｐａ）； 于１６０ｍｍ。褥垫层铺设采用静力压实法，厚度为２００ｒａｍ的级配 Ⅱｒ面积置换率； 碎石（砂：碎石＝３：７，碎石粒径为８ｒａｍ～２０ｍｍ）。 Ｂ—桩间土承载力折减系数，设计时取值为０．９； 六、复合地基的检测 理后桩间土承载力特征值（ｋＰａ） 。 截止到目前，经过素混凝土桩处理过的地基承载力和沉降 （五）素混凝土桩复合地基变形计算 均满足要求，经济和技术效果良好。 １．复合土层的压缩模量。根据《长螺旋钻孔泵压混凝土桩 复合地基技术规葫！：》 （ＤＢ１３（Ｊ）３１—２０ｏ１）第３．２．９条，复合 七、结语 土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层 采用素混凝土桩加固地基可较大幅度提高复合地基的承载 力，另外，由于设置了褥垫层，桩间土的承载力得到了充分发 天然地基压缩模量的 倍， 按下式确定： 挥，很好地解决高层建筑地基沉降问题。应用前景十分广阔。 －＿ｆ￣／（１３ｆ．０ Ｅ甲＝ Ｅ。 参考文献 底面下天然地基承载力特征值（ｋＰａ）； Ｅ 合土层压缩模量（ＭＰａ）； ［１】姜规模，李丰，李安定，尹治义．素混凝土桩复合地基在西 Ｅ 天然地基压缩模量（ＭＰａ）； 安地基处理工程中的应用Ⅱ】．城市勘测，２００８，（１）． Ｂ—桩间土霹蟛沩折减系数，取Ｑ９； －－４５０１（１４０×０９）＝３．５７。 ［２］康丽，张秀宝，高非．长螺旋钻孔桩技术理论与应用Ⅱ】． ２．地基中心点的沉降量。 山东商业职业技术学院学报，２００８。（３）． （１）沉陷耕算公式：ｓ＝ ５’＝ ｓ ０（ｚ —．Ｚ；一１．广１）Ｅ ｆ３】邸海燕，马润勇．某高层建筑素混凝土桩复合地基的设计 Ｓ—地基最终变形量（ｍｍ）； 卟土工基础，２００９，（２）． ｓ’一按分层总和法计算出的地基变形量（ｉｎｔｏ）； ［４】高明军，左威龙，李净一，沈文纲．素混凝土桩复合地基在 ＩＩ，ｓ．—沉降经验系数； 深厚软土地基处理中的应用Ⅱ】．河海大学学报（自然科学版）。 ｎ—地基变形计深度范围内所划分的土层数； ２００８。（１）． Ｐ 寸应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压 一１８８．．
