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岩土研究院

某一层地下室工程项目的桩基优化经验和优化效益分析

329 2020-12-08 13:04:37



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案例介绍

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工程概况

本项目建设用地面积约为119931平米,总建筑面积约为314992.05平米,地下室建筑面积约89113.23平米。由3幢26层高层住宅、3幢27层高层住宅、1幢23层高层住宅、17幢18层高层住宅、2幢17层高层住宅、18幢5层别墅、1幢3层幼儿园和1幢2层售楼处等组成,地下室布置于高层和多层区域范围,售楼处、幼儿园等均未布置地下室;


本项目场地类别Ⅲ类,抗震设防烈度6度(0.05g),设计地震分组第一组,地面粗糙度类别B类,本项目为一层地下室。高层住宅均采用剪力墙结构,多层别墅均采用异形柱框架结构。


02

地质条件

原设计的桩基持力层

地层分布情况

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地勘意见

根据设计要求,拟建建筑物最大柱荷载为700kN/柱,且下设一层整体地下室,由于建筑物上部荷载较大、对变形要求高,以及平面布桩系数的控制要求等因素考虑,可考虑以第10-2层作为桩基持力层,桩型宜采用钻孔孔灌注桩或长螺旋钻孔压灌桩。


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优化经验

01

原设计(以2#楼为例)

注:主楼采用10-1/10-2层为联合持力层,桩型采用钻孔灌注桩

02

优化的原因

因本工程按原有设计图施工过程中发现钻孔钻至30m左右钻进速度非常慢,根据勘察报告了解到,此处为7-1层圆砾层,且厚度较大,圆砾最大直径80mm左右普通钻孔桩很难穿越此层,通过加大功率,勉强钻穿了7-1层,但成孔的时间接近7天,此工期根本无法满足本项目的要求。


发现以上问题,区域设计部及时研究方案,且第一时间同集团技术管理中心沟通,寻求解决办法,后经开会研究决定采用长螺旋压灌桩施工工艺,持力层选取7-1层圆砾层。


03

优化调整的思路-试桩先行

因长螺旋压灌桩在本地区没有施工的先例,且本项目为软体地基,淤泥质土比较厚,为验证此种工艺的可行性,进行设计试桩。


通过调研,目前本地区长螺旋钻孔压灌桩机械成孔的最大长度为36m,刚好可以满足本项目桩进入持力层7-1圆砾层的要求。

试桩报告:

试桩结论:

1.同等直径及长度的长螺旋压灌桩的承载力高于普通钻孔桩。


2.普通钻孔桩的以7-1层为持力层也可以满足本项目的设计要求,但考虑到入持力层需要一定的深度,施工时间要长于长螺旋灌注桩至少5h左右,施工一根长螺旋压灌桩,从成孔到砼浇筑到钢筋笼压人的时间仅为2h左右;


3.第一时间会同检测及勘察单位开会沟通,希望勘察单位能根据试桩结果调整本项目的地勘参数(图审中需要地勘报告参数为复核依据,且设计单位调整桩基承载力也需要地勘报告的理论支撑),因地勘单位经验及实力不够,以试桩数量太少不具备代表性为由不同意调整地勘参数,给本项目桩基的进一步优化造成了困难。

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桩基调整

根据试桩,调整桩基(以2#楼为例)

进一步优化措施:

1.长螺旋压灌桩,均为抗压桩,桩身钢筋不按当地传统图集做法,自行按配筋率控制,钢筋级别由16均改为了14。

2.桩持力层选取7-1,桩基承载力同原设计的桩减少,按桩身同承载力等强原则,桩身砼强度砼可由C40改为C30。

3.预制桩方桩承载力不高,且施工工艺为静压,桩由高强型PHS(C80)改为普通型PS(C60)。

4.区域设计部复核桩基布桩系数,减少有较大富于的区域的桩,总共减少了25根桩。

调整后

注:主楼采用7-1层为持力层,桩型采长螺旋压灌桩


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优化效益分析

优化后效益分析

2.5.1 施工速度加快(对比案例)

原因:周边**项目主楼及地库全采用预制管桩,持力层也为7-1圆砾层,桩基承载力不高,主楼布桩间距小,导致挤土效应明显,且地库范围内的土质均为淤泥质土,开挖过程中因桩自身刚度太小,桩受土体挤压桩倾斜严重,经检测出现很多三类、四类桩,后期采用补救措施,耽误工期且花费更大的代价。


2.5.2 成本降低

2.5.2.1 单体成本测算

26F~27F的楼栋需采用直径800的长螺旋压灌桩,砼量高于原600的普通钻孔桩,18F的楼栋可采用直径600的长螺旋压灌桩,砼量低于原600直径的普通钻孔桩,尚未考虑桩身钢筋的量的减少,总体桩基造价低于原设计版本。


2.5.2.2 南北地块调整测算

北地块节约成本 445.5万元

南地块节约成本 855.3万元,包括北地块,总计节约1300万元


总结

1、地勘单位选用有实力及经验的单位,地勘报告参数不宜过于保守,参考周边地区的地勘报告进行多方面的比较,同地勘单位约谈,后期的参数根据设计试桩静载值做相应的调整。 


2、桩基的选型应采用多方案的比选,从材料供货,施工便利性及工期,成本造价等多方面论证,但桩基选型往往是根据初勘报告进行的,后期应根据设计试桩结果进一步验证结论,此工作是一个反复比选的过程。


3、设计试桩工作的前置,桩基选型初步方案后出具相应的设计试桩方案,如若成本允许可以增加试桩的组数,分别论证不同方案可行性及验证承载力,试桩结果出具后复核之前的桩基选型是否可靠合理。 


4、试桩宜采取破坏性试验,或静载荷载值不小于3倍理论计算的特征值,如若工程桩位置明确也可采用工程桩,试验中仅因桩底沉降值超限,桩身本身并无破坏,工程桩试仍然用延用,节约成本。 


5、会同优化公司积极参与到桩基优化工作中,单体布桩系数(楼栋总荷载/桩基总承载力)不宜太小,至少大于0.85,桩身砼强度应同承载力匹配,最好做到等强。抗压桩配筋按构造要求控制即可,不应按传统的图集。 

(衔接:知识碎片·4:布桩系数

6、预制桩如若采用静压施工,承载力不大的情况下,尽量采用普通型,不要采用高强型,即使采用锤击工艺,也可调整为仅最上一节的桩采用高强型。 


7、软土地基主楼桩基采用预制桩要考虑挤土效应及开挖过程中土体流塑性对桩的影响,宜采用刚度大的钻孔桩。


作者:林宏伟(国家一级注册结构工程师,高级工程师)

本文仅供学术经验分享之用

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