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岩土研究院

预制钢筋混凝土打入疏桩加固多层住宅下软土地基

348 2022-06-01 09:28:17

(一)工程和地质概况

上海西南地区特别软弱地基上的某居住小区的一幢六层住宅,建筑面积约 2559m²,上部为砖混结构,上部结构传至承台梁顶面处的 总重约39000kN,承台平面见图 9-4。


现场地质勘探资料表明,除了地表下 2.9m 范围为松软的耕、填土以外,其下还分布着厚达10m左右的高压缩性淤泥质粘土层,再下为高压缩性的灰色夹色的粘土层,直至地表下26m 左右处才可见中等压缩性的暗绿色粉质粘土层,整个场地属高压缩性的场地。场地自上而下各土层及其物理力学性质指标见表 9-6。


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显然天然地基无法满足建筑需要,采用常规的桩基设计方案需采用16m 以上长桩,基础工程费用较高,经分析研究后决定采用预制钢筋混凝土打人式疏桩以减少沉降量的桩基方案进行地基处理。


(二)设计概况

1.桩长及桩身断面的选择

选择桩长时,应根据地基土层的组成,按尽可能穿过压缩性最高的土层、桩端持力层压缩性相对较低的原则进行,并要求在承台产生一定沉降情况下,桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力,即有足够的"韧性";选择桩身断面时,则应使按桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限支承力二者能相匹配,以充分发挥桩身材料的承载能力。因此根据地基土层的组成,本工程采用断面为 20cm×20cm 的钢筋混凝土预制桩,C30混凝土,桩长16m,分二段预制,接头采用简易角钢焊接,锤击法沉桩,使桩端穿过压缩性最高的淤泥质土层,进入压缩性相对较低但仍属高压缩性的灰粘土层2~3m。


单桩荷载试验结果;由地基土支承作用确定的单桩极限承载力为 250kN,桩有足够的"韧性"。经验算,由桩身结构强度确定的单桩容许承载力为240~300kN,和上述由地基土支承作用确定的单桩极限承载力值基本匹配。


2.承台埋深及其底面尺寸的初步确定

疏桩的用桩数量一般相对较少。在承台产生一定沉隆时,桩可能进入极限状态,为确保桩基有足够的安全度,在实际用桩数量尚未确定前,首先可假定外荷载全部由承台承担,并按承台的极限承载力仍有一定安全储备的原则,先初步确定承台的埋深及其底面尺寸,待实际用桩数量确定后,再对承台的初步尺寸进行验算,必要时应进行调整。


本工程承台初步确定埋深为 2.2m;然后用该埋深处地基土的临朔荷载作为初步确定承台底面尺寸的地基设计承载力。各墙下条形基础宽度见图 9-4,承台底面总面积约 360m2²。


3.桩数的确定

采用减少沉降量桩基,一般需经过若干种不同用桩数量方案的沉降试算分析后,才能找到实际的用桩数量。在初步确定了承台埋深及其底面尺寸后,假定若干种不同的用桩数量方案,采用S.D.Geddes 根据弹性理论半无限体中作用一集中力时的 Mindlin 应力解积分导出的三种形式荷载(图 9-5)在地基中产生的应力计算公式


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(三)加固效果

1.沉降观测结果

本工程从1988年11月正式动工,于1989年11月竣工。在图9-7中列出了各沉降观测点在工程竣工时的实测值,括弧中的数字为竣工后约一年左右时间的沉降量。从图9-7中可看出,工程竣工时平均沉降80mm,平均沉降速率1.1mm/d;竣工后一年左右,平均沉降114mm,平均沉降速率减小至0.02mm/d,实测推算最终平均沉降为150mm,与计算值180mm很接近。


2.经济技术指标比较


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对比可见,减少沉降量疏桩方案与常规方法设计的桩基相比,费用要低25%左右,而且计算最终平均沉降完全满足容许沉降量要求;同现行的多种复合地基处理方案进行过比较,减少沉降量的疏桩方案也有明显的技术经济优势。