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第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 江山花园二期工程基础设计 黄上进谢昭南 ( 汕头市升平建筑设计院，汕头，5 1 5 0 2 1 ) 摘要 本文介绍在十多年前己 完成钻孔灌注桩施工的场地上，新建布局不同，部分 墙、柱 位与原钻孔灌注桩严重错位的高层建筑桩基的 设计，工程采用桩筏基础， 其主要特点是在 充分利用原钻孔灌注桩的基础上，新补一部分 静压P H C 管桩，两种桩并存， 共同 承担上部 结 构 荷 载， 按 照 桩一土 一 筏 共同 作 用理 论， 结 合 相 关 规范 n 1 的 要 求， 对桩筏 基 础进 行 验算与 调整，使筏板厚度和P H C 管桩的布置趋向合理。 关键词 钻孔灌桩桩P H C 管桩桩筏基础共同作用变形协调 I .工程概况 汕头江山花园二期工程位于汕头市华山 路与榕江路交汇处的东南侧， 原设计为三栋地 上3 0 层， 地下一层的高层综合楼， 总建筑面积7 . 1 万平方米。 于1 9 9 3 年1 月1 0 日 动工兴 建，半年后完成钻孔灌注桩和围护桩施工，因 种种原因一直停工至2 0 0 4 年。 2 0 0 4 年底， 汕头市茂发电 信房产开发管理有限公司 承接该项目， 要求对建筑设计重新 进行调整， 修改后的设计为四 栋地上2 3 和2 5 层， 地下一层的品 字型高层住宅楼， 总建筑 面积5 . 9 5 万平方米。 结构体系采用框架 剪力墙结构， 抗震设防烈度为8 度， 场地土类 别为n 类土。总平面图详见附图1 。 2 .场地工程地质条件 场地地貌为韩江下游三角洲平原的前缘， 属滨海沼泽地带， 地势低下、平坦。 本工程场地钻探孔揭露的地质资料表明，土层分布各处大体相同，局部有所变化。土 层成因， 地表以 下依次 分为 杂填土、 淤泥、 粉质粘土、 淤泥质粘土、 粉质 粘土、 淤 泥质粘土、 粉 质粘土、 中 粗砂、 残积粉质粘土 和粉土 、 强风化花岗 岩、 仙中 风化至微风化花岗岩，各土层物理力学指标见下表。 黄上进，男，1 9 5 7 . 1 出生. 高级工程师 - 8 1 9- 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 表 1 号 号 土层名称 臀 、口 1 尸 地基承 载力特 征值 ( K P a ) 天然 重度 ( K N / m ) 压缩 模量 ( M P a ) 标准贯入 击数 N 6 3 . 5 ( 击) 预制桩钻孔桩 Q W ( K P a ) Q , . ( K P a ) Q . . ( K P a ) Q a ( K P a ) 1杂填土1 - 1 . 68 01 71 08 2 淤泥 7 -13 .2 4 01 6 . 72 . 5 40 . 576 3 粉质粘土 1.74 -7 . 3 1 7 01 9 . 55 . 4 26 . 32 82 5 4 淤泥质粘 土 1 . 6 - 5 . 2 7 01 71 21 0 5 粉质粘土 1 . 4 - 9 . 2 1 8 01 9 . 55 . 0 56 . 12 92 6 6 淤泥质粘 土3 .5 -13 .6 7 01 74 . 4 93 . 21 2 1 0 7 粉质粘土2 . 9 8 . 0 1 8 52 07 . 0 38 . 63 02 6 8 含砾石中 粗砂 3 -5 . 42 8 01 93 1 . 13 84 5 0 03 52 0 0 0 9 残积粉质 粘土和粉 土 1 . 2 1 7 . 6 2 5 01 9 . 54 . 0 23 0 . 13 33 0 1 0 强风化花 岗岩 1 . 6 - 6 . 7 3 0 02 54 . 8 15 6 . 78 07 01 6 0 0 1 1 中风化至 徽风化花 岗岩 5 0 02 51 1 0 3基础方案的选择 场地原 有的 钻孔灌 注桩的直径为s 0 0 m m ，自 地面 算起桩长为4 5 - 4 9 m ， 桩端位于 第1 0 或第1 1 层的强风化、 中微风化花岗岩层中， 单桩竖向承载力特征值R a 的取值为2 3 0 0 K N , 桩基施工完毕后， 分别进行了单桩竖向 抗压静载试验和基桩低应变检测试验，结果表明单 桩竖向 承 载力 特征值大于2 3 0 0 K N ， 且桩身 完整性评 价较好，I 类桩占7 0 % , I I 类桩占3 0 % , 没有出 现m类桩，说明 桩的竖向 承载力取值和施工 质量均有保证。 修改后的四栋高层住宅 . 9 2 0. 第 十 九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6年 主楼堵、柱布置与原钻孔灌注桩位平面关系图 详见附图2 , 从附图2 中可知，原钻孔桩与新布置的墙、桩编位较大，需 补一定数量的桩才能满足 上 部结构设计要求，若补桩的桩型仍采用钻孔灌注桩， 较符合常理， 但由 于本工程属 “ 烂 属楼” ， 从施工工期、 工程造价及对周边环境的 影响等方面的分析， 建设单位不赞成采用钻 孔灌注桩补桩方案，综合各种因素，决定在充分利用原钻孔灌注桩的基础上，新补一部分 静压P H C 管桩，采用新、老桩并存共同承担上部结构荷载的桩筏基础设计方案。 4 .设计上考虑并需解决的若干问题: 4 . 1 桩端持力层的选择问题 根据场地工程地质条件， 若同原钻孔桩灌注桩一样， 取第1 0 或第 1 1 层的强风化、 中 微风化花岗 岩层为桩端持力层， 从施工角度分析。 睁压P H C 管桩， 要穿过上面的第8 层3 - 5 m 厚含砾石中粗砂层， 困难太多。 工 程经验表明， 汕头采用P H C 管桩为基础的工程， 无论 锤击还是静压，大部分选择地面以 下3 0 -4 0 m 深的中粗砂层为桩端持力层， 单桩竖向 承载 力 的 取 值不 低， 且 房屋建 成 后的 沉降 较小 D I D ， 因 此设 计 上 采用 第8层 含砾 石中 粗 砂为 桩 端 持力 层，自 地面算起， P H C 管桩桩长 为3 6 - 4 2 m， 桩径为中 5 0 0 m m ,壁 厚1 2 5 m m e 4 . 2 单桩坚向承载力的取值问题 根 据以 往 工 程经 验D I M 类 似 地 质 条 件， 桩径(D 5 0 0 m m , 壁厚1 2 5 m m ， 单 桩 坚向 承 载力 特征值一般可取 R a = 1 9 0 0 - 2 3 0 0 K N ，考虑到静压P H C 管桩与原钻孔灌注桩是不同性质的两 种桩型，且分别处在不同的持力层，要使二者共同受力、协调 变形与沉降， 单桩坚向 承载 力取值不宜相差过大，且应留有一定的余地。 综合考虑各种因素， 本工 程两种桩型的单桩 竖向 承载力取值均为R a = 2 1 0 0 K N , 43 计算模型与计算原则问 题 按照国家标准 建筑地基基础设计规范( G B 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 )的相关规定. 利用桩基沉 降计算的M i n d l i n 解和桩一土一筏共同 作用理论， 利用有限 元方法进行桩筏基础的强度、 沉降分析。 原直径, 8 0 0 m m 的钻孔灌注桩与新补的直径4) 5 0 0 m m 静压P H C 管桩， 通过1 6 5 0 m m 厚的 筏板连成整体，两种桩型的刚度假定基本一致. 竖向 承载力取值相同，依据两种桩型协同 受力、 按照统一的变形协调规则承担上部结构荷载的原则进行计算。 4 . 4 地层的模拟问题 本工程场地的地质情况较为复杂， 土层起伏较大， 因此各桩的压缩层性质有明显差异， 在计算中濡充分考虑各桩压缩层特点， 按照每根桩桩侧土层及桩端以下土层的实际 情况进 行分析 鉴于 此在计算时对主楼部分的1 6 个勘探孔在桩位平面布置图上输入了 每一个孔的 军 面 坐 标， 钻 孔 深度 及其所 揭 露的 每 一 层 土的 物 理力 学 性 质 指 标、 埋藏 深 度、 厚 度等， 以 在 整 个 场地建 立了 一个与桩荃 布置相对应的 地层分布模型， 这样可 较为精 确地 模拟实际 地层 状况。 8 2 1 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 5 . 桩 筏基础计算结果 附图3 为主楼原钻孔灌注桩、 新补的 静压P H C 管桩布置及筏板的设计平面图. 5 . 1 桩基强度计算 在恒十 活基本组合 ( D + L ) 下， 两种桩型的 单桩竖向 承载力均按设计值2 5 0 0 K N 、 极限值 4 2 0 0 K N 考虑: 而在最大柱底轴力组合 ( N m a x ) 、两个方向最大弯短组合 M x m a x 与M y m a x ) 其他3 种考虑地震力的 荷载组合情况下，单桩承载力在地震效应下提高2 5 % ，两种桩型单 桩竖向 承载力设计值均按3 1 2 5 K N 考虑。 表2 - 1 、 表2 - 2 为 桩顶荷载与单桩竖向 承载力比 值的计算结果， 从上述计算结果可以 看出桩基强度满足要求。 表 2 - 1 荷载组合恒十 活基本组合 ( D + L )最大柱底轴力组合( N m a x ) 桩顶荷载与单 桩竖向 承载力 的比值 平均桩项荷载 单桩竖向承载 力 最大桩项荷载 单桩竖向 承载力 平均桩项荷载 单桩竖向承载力 最大桩项荷载 单桩竖向 承载力 0 . 60 . 7 40 . 5 60 . 6 5 表 2 - 2 荷载组合X 最大弯矩组合( M x m a x ) Y 方向最大弯矩组合( M y m a x ) 桩顶荷载与单 桩竖向 承载力 的比值 平均桩项荷载 单桩竖向承载力 最大桩项荷载 单桩竖向承载力 平均桩项荷载 单桩竖向 承载力 最大桩项荷载 单桩竖向 承载力 0 . 4 70 . 6 10 . 4 60 . 5 7 5 . 2 筏板的抗剪抗冲切计算 在恒十 活、最大轴力、两个方向最大弯矩 4种荷载组合下对筏板的抗剪、抗冲切进行 了验算。厚度为1 6 5 0 m m 的筏板， 可满足各种荷载组合下的 抗剪、抗冲切要求。 5 . 3 桩基沉降计算 在但十 活的荷载标准组合下，依据相关规范按照桩一土一筏共同作用理论进行了桩荃 础沉降计算， 最终最大沉降值为4 6 . 9 m m ， 满足规范要求。 附图4 为桩顶最大沉降计算结果 图。 5 . 4 筏板的 配筋 目 前筏板内 力有很多 计算方法。 如倒楼盖 法、 静定 法 ( 截面法) 、条带法、弹性地基 基床系数法、 共同作用分析方法等， 针对本工程采用上述方法进行了 验算比 较， 经综合分 析， 参照国 家 及 广东省地 基墓础规范 和相关工 程经验， 筏板底和顶配筋均取 双向4 t 2 2 0 1 5 0 , 配筋率大于0 . 1 5 % . 侣2 2 第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2 0 0 6 年 6 . 静压P H C 管桩的施工与基桩检测结果 新补的静压P H C 管桩工程，于2 0 0 5 年5 月2 7 日 开工， 施工过程中终止压桩力一般为 4 5 0 0 - 5 0 0 0 0,进展较顺利，至7 月3 0 日 压桩完毕， 主楼和附楼总共新补了2 3 0 多根桩， 对工程桩的高应变和低应变检测结果表明， 桩的 施工质量良 好， 均能达到设计要求。 目 前，工程正在顺利施工过程中。 7 .结语 本工程是在已 完成钻孔灌注桩施工的 场地上， 采用新与老、长与短、两种不同性状的 桩并存，且与筏板形成整体受力构件，共同 承担上部结构荷载的方式， 按照桩一土一筏共 同 作用理论，对桩筏基础进行优化设计， 使新补的 桩数相对合理，整体结构的计算沉降量 较小， 可供类似 “ 烂属楼”改建工程参考。 参考文献 1 .国家标准 ( 建筑地基基础设计规范( G B 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 ) ; 2 .黄上进、郑楷汕头市预应力管桩基础设计若干问 题探讨. 高层建筑桩基工程技术( 主编刘金砺 。 北 京:中国建筑工业出版社，1 9 9 8 ; 3 .黄上进、谢昭南. 汕头地区静力压桩设计与施工若干问 题分析. 桩基设计施工与检测 ( 主编刘金砺) . 北京: 中国建材工业出版社， 2 0 0 1 ; 4 .杨敏 任红林. 汕头江山花园二期工程桩筏基础咨询报告. 上海同济: 2 0 0 5 . 氏 - 8 2 3 -