某高层建筑人工挖孔桩基础处理方案及分析计算.doc

PAGE  PAGE 6  PAGE 1 某高层建筑人工挖孔桩基础处理方案及分析计算 倪光乐，郭建辉，宋攀登[1]，苏克之[2] 广州市泰基工程技术有限公司，510507[1] 广州大学土木工程学院，510405[2] 摘 要 某高层建筑采用人工挖孔桩基础方案，在施工过程中出现管涌现象，导致无法继续施工。本文对该工程的人工挖孔桩基础提出了在桩底一定范围内进行旋喷桩加固，部分挖深较大的桩在桩底灌浆处理的方案。实测结果表明，该处理方法是可行的、经济的。 关键词 人工挖孔桩，桩底持力层安全度，桩底旋喷加固，桩筏基础 一、前 言 拟建某高层建筑位于东莞市新城市中心区，总用地面积约35720m2，主楼高23层，设一层地下室。该建筑物的基础设计为人工挖孔桩基础，人工挖孔桩的内径分为1.7m、1.8m、1.9m、2.1m四种，桩的持力层为中风化花岗岩，平面布置图如图1所示。场地的地层情况自上而下依次为人工填土层（Qml）、耕植土层（Qpd）、第四系坡洪积层（Qdl+pl）、第四系残积层（Q3el），下伏基岩为震旦系片麻状花岗岩类，其中花岗岩残积土层描述如下：灰黄、棕红等色，系由岩石风化残积而成，原岩结构可辨，成份以粉粘粒为主，含砂，湿，可塑~硬塑状，典型地质剖面图如上图2所示。人工挖孔桩施工在穿越花岗岩残积土层时产生管涌现象，难以继续施工；若继续下挖，则危险性较大。该工程的上部结构的设计单位提出了冲孔桩加筏板的基础处理方案，该方案造价高达700多万，且工期长，无法满足甲方的要求，因此对本工程，采用何种基础处理方案才能达到安全、施工快速、经济的目的？本文对此问题提出处理方案并作分析计算如下。 二、基础处理方案处理 原基础设计为人工挖孔桩，桩底持力层为中风化花岗岩，桩长约为20m，大部分桩施工至10~12m时出现管涌现象，此时桩底为第四系残积层。在此情况下，人工挖孔桩难以继续施工，需要对该基础尽快拿出处理方案，可选取的可行方案有：1、人工挖孔桩基础改为冲孔桩基础方案；2、对各桩的受力情况进行分析，加固桩底的土体，同时基础形式采用桩筏基础方案。综合考虑工期及造价等因素，方案2较方案1有较 图2 典型地质剖面图 为明显的优势，本工程采用方案2进行加固处理，具体方案如下： eq \o\ac(○,1)采用桩筏基础，筏板厚1.6m，考虑桩土共同作用[1][4]，要求人工挖孔桩桩底穿过可塑土层，进入硬塑土层（根据桩的施工记录，所有桩已经达到上述要求）； eq \o\ac(○,2)对较长的4#、10#、16#、25#、31#和35#桩，直接清底，封底、浇注桩身砼，对其余桩在现状下清底，封底、浇注桩身砼后，用旋喷桩进行处理桩底土层，旋喷桩加固如下图3所示。 三、处理方案计算分析 1、基础沉降计算 基础沉降按文[1]、[4]方法计算。计算时作了如下几个假设： eq \o\ac(○,1)筏板的受力是按地基、桩和筏板共同作用进行计算的； eq \o\ac(○,2)把每条桩（挖孔桩和旋喷桩）当成一刚度为k的弹簧； eq \o\ac(○,3)把筏板下的土体作为不同刚度的土弹簧来代替。 桩顶沉降由桩身压缩、桩底应力引起的桩底土层压缩和筏板应力引起的桩底压缩三部分组成，其中桩身压缩考虑桩身砼的压缩及旋喷桩复合地基的压缩。对前两部分的沉降按文[1]的方法进行计算，对最后部分的压缩根据地质资料及应力分布系数，用分层总和法计算。经旋喷处理后桩的桩顶沉降计算具体如下所示： （1） 上式中S表示桩顶沉降值，N表示桩顶荷载值，L表示挖孔桩桩长，Ec表示桩身砼变形模量，表示旋喷桩桩身砼变形模量，A表示挖孔桩桩身截面积，表示挖孔桩桩底所有旋喷桩桩身截面积之和，表示挖孔桩桩底旋喷桩的桩长，αi表示由筏板底应力产生的对旋喷桩桩底的第i层土的附加应力分布系数，σ表示筏板底应力值，hi表示旋喷桩桩底第i层土的厚度，Ei表示旋喷桩桩底第i层土的变形模量，表示挖孔桩桩身摩擦力，表示挖孔桩桩底所有旋喷桩的桩身摩擦力，D表示旋喷桩组成的桩底直径，μ——旋喷桩桩端持力层的泊松比，ω表示形状系数，Er表示旋喷桩桩端持力层的变形模量，表示由筏板底应力产生的对筏板底的第i层土的附加应力分布系数，表示筏板底的第i层土的的变形模量，表示筏板底的第i层土的的厚度。 桩的刚度值k按文[2]的方法进行计算，具体如下所示： （2） 其中：表示桩身的刚度，其余符号的意义同上。。 筏板沉降采用分层总和法进行计算，具体如下所示： （3） 其中表示筏板沉降值，表示筏板底第i层土的附加应力系数，σ表示筏板底的地基反力值，表示筏板下第i层土厚度，表示筏板底第i层土的变形模量值