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岩土研究院

南京某工程斜桩处理设计

317 2022-07-12 10:30:38

南京某工程位于市中心的新街口广场附近,占地6000m²,建筑面积7.41万m2,主楼位于东南部,31层,总高度108.8m(不计塔楼)裙楼14~18层,由西向东逐层升高。结构体系为框架-剪力墙结构(在楼电梯间围合成筒)。大楼设地下室二层,地下室底为桩-筏基础,埋深10.85m(h/10),建筑平面示于图1。


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一、地质概况和桩基设计

该建筑场地位于南京古河道漫滩之上。场地地面吴淞高程 10.00m左右,场地地势平坦,第四系复盖土层厚约36m~~39.Om,为上更新统上段至全新统上段的松软沉积十层。基岩为上白垩统赤山组泥质粉砂岩夹泥岩。岩土从上至下划分为五个层次十二个亚层。各土层结构如表1所述。工程地质剖面图详见图2。


从表1和图2可知,地面下15.0m~18.0m 以上主要是杂填土、素填土和淤泥质粉质粘土等软弱土壤,状态为流塑和软可塑,其下是可塑状的粉质粘土。32.0m以下为中粗砂和卵砾石,36m~39.0m 以下为基岩。


桩基设计采用预制混凝土方桩,断面 450mm×450mm. 以④-1 层中粗砂和④-2层卵砾石为持力层,桩长分别为26m、27m、28m三种,单桩承载力为R,=2400kNL1工【21,这在南京地区同类桩型中其承载力取值是很高的,施工用静压工艺成桩,也是南京以非岩石地基作持力层用静压成桩工艺施工而兴建的最高建筑物。


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二、斜桩产生及原因分析

本工程地下工程的施工及土方施工单位采取了分区施工的方案,即先西区后东区(以⑧—⑨轴间的后浇带为分界线),先开挖西部土方,再开挖东部土方,先浇西部底板,再浇东部底板的施工顺序进行施工。当开挖东部土方过程中以及开挖之后对桩位进行检测时,发现东部核心简部位即③~③轴和G~住轴范围内的桩出现不同程度的倾斜,其倾斜方向大多由东向西。据统计,倾斜桩数占总桩数 38.4%,占东部区域桩数54.8%,所以该工程桩基倾斜的特点是;倾斜数量多,倾斜程度高(2°~12°),区域集中,倾斜方向基本一致。因桩的倾斜使单桩承载力显著降低,根据现场单桩动测资料与静载荷试验资料比较分析,偏斜在2°~7°范围内的桩,其单桩承载力标准值降低 27%~30%,严重影响了设计承载能力。


桩倾斜的原因∶


1.土方开挖顺序不当使桩位移和倾斜

深基坑土方开挖使土体形成新的临空面,使原本处于平衡状态的土体应力将随着临空面而释放,土体应力出现新的不平衡,随着应力释放方向,将使基坑底部土体和工程桩以及坑壁土体和支护桩产生位移。而本工程采用了由西向东单方向挖土、从支撑水平面下一挖到底的作业方式。这就使十体应力释放过急过快,因此。必然造成十和桩的位移和倾斜,且倾斜方向基本一致,这是原因之一。


2.静压预制桩的特点是挤土效应特别明显

在压桩过程中和压桩之后的一段时间内将使孔隙水压力和土体应力增大积聚,开挖土方则使这种过分积聚的应力能量迅速释放致使土体位移加快,桩则随之偏斜,这是原因之二。


3.布桩过密

东部主楼核心简部位由于垂直荷载大,桩数多,尽管布桩时已减少了一定的桩量,但布桩仍然密集,桩距仅有 4d,而东部平均桩距也只有 5d。由于布桩密而集中,使东部核心简部位的土壤应力积累更加集中,随着土方开挖,其应力释放也更加迅激,土体位移和倾斜也就更大,这是原因之三,也是倾斜桩大多集中在东部核心区域的重要原因。


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五、结 语


从以上分析可得如下结论


1.在软土地区的摩擦型桩或摩擦端承型桩产生斜桩的主要原因是基坑土方开挖作业顺序不当;其次是布桩较密;挤压成桩(如锤击、静压等)的挤土效应明显,致使土内应力集中,而随着土方开挖,土中应力随挖土方向释放过快,致使桩产生位移和倾斜。


2.对斜桩的处理应详细分析其承载力损失和对工程产生的影响,由此因地制宜地提出切实可行的加固方案和措施,以弥补因斜桩而产生的不利影响。


3.本文提出的以高压注浆加固桩间土的方法来弥补因斜桩损失的承载力,是有效的、合理的、简便易行的方法,其经济性也较好。


4.实测数据证明对于桩筏或桩箱基础,桩间土能分担一定的承载力,本工程测得其分担比约为15%~20%。