理论教育 大底盘多塔楼结构桩基与基础优化研究成果

大底盘多塔楼结构桩基与基础优化研究成果

时间:2023-09-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)桩基持力层多层及高层建筑下部土层条件。第⑦2层灰黄色粉砂,饱和,密实,平均标贯击数46.6击,Ps值20.9 MPa,中等~低等压缩性土,土的各项物理力学性质均较好,可提供较高的单桩承载力及减少建筑沉降量,拟建办公塔楼可选用该层作为桩基持力层。

大底盘多塔楼结构桩基与基础优化研究成果

1)桩基持力层

(1)多层及高层建筑下部土层条件。

①办公塔楼下部土层条件:

第⑥层以上的土层,由于其埋深较浅或土层物理力学性质较差,难以取得较高的单桩竖向承载力,均不宜选作本工程的桩基持力层。

第⑥层暗绿~灰绿色粉质黏土,硬塑状态,中等压缩性。该层物理力学性质较好,但埋深较浅,无法提供足够的有效桩长,不适合作为拟建商办综合楼的桩基持力层。

第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土,呈中密状态,中等压缩性土,分布稳定,该层物理力学性质较好,但埋深较浅,无法提供足够的有效桩长,不适合作为拟建办公塔楼的桩基持力层,本报告中对第⑦1层作为桩基承载力进行估算,供设计必选,桩端入土29.4m左右,可选用400 mm×400 mm的预制方桩或φ400~500 mm的PHC桩。

第⑦2层灰黄色粉砂,饱和,密实,平均标贯击数46.6击,Ps值20.9 MPa,中等~低等压缩性土,土的各项物理力学性质均较好,可提供较高的单桩承载力及减少建筑沉降量,拟建办公塔楼可选用该层作为桩基持力层。采用预制桩方案时,可选择⑦2层顶部作为桩基持力层时,端入土32.4m左右,可选用φ500 mm的PHC桩;选用钻孔灌注桩时,此时桩端可进入该层中下部,桩端入土40.4~45.4 m,可选用φ650~700 mm的钻孔灌注桩。

商业裙房下部土层条件:

第⑥层暗绿~灰绿色粉质黏土,硬塑状态,中等压缩性。该层物理力学性质较好,可作为拟建商业裙房的桩基持力层。此时桩端入土约25.8 m,可选用350 mm×350 mm的预制方桩或φ400 mm的PHC桩,但需考虑与办公塔楼的沉降差异协调问题。

第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土,呈中密状态,中等压缩性土,分布稳定,该层物理力学性质较好,可作为拟建商业裙房的桩基持力层。此时桩端入土29.8m左右,可选用400 mm×400 mm的预制方桩或φ400 mm的PHC桩。

第⑦2层灰黄色粉砂,密实状态,若选用该层顶部作为桩基持力层,桩端入土32.8m左右,可选用φ500 mm的PHC桩。如选用该层中部作为桩基持力层时,需选用钻孔灌注桩,此时桩端入土约40.8 m,桩型可选用φ600~650 mm的钻孔灌注桩。

(2)地下室。部分区域地下室上部无建筑结构,根据上海市工程经验,地下室基础底板的地下水浮力大于上覆荷重,需考虑设置抗拔桩,宜采用柱下桩基方案(采用柱下桩基可适当减少底板厚度,较为经济合理)。考虑到底板在拟建物周边部位受力相差悬殊,对基础底板产生一定的挠度,设计时应引起重视;同时考虑柱网尺寸的特点,根据同类工程经验,抗拔桩宜适当加长,以充分发挥土侧摩阻力,提高单桩抗拔力,并协调拟建物沉降。根据本工程土层分布特点,地下室抗拔桩桩端可进入第⑥、⑦1及⑦2层。抗拔桩进入第⑥层暗绿~灰绿色粉质黏土时,桩端入土约25.8m,可选用350 mm×350 mm的预制方桩;进入第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土时,桩端入土29.8 m左右,可选用400 mm×400 mm的预制方桩;进入第⑦2层灰黄色粉砂时,桩端入土深度为32.8~40.8 m,可选用φ600~650 mm的钻孔灌注桩。

2)桩型选择

本工程桩型可选用预制桩或钻孔灌注桩。预制桩桩身质量可靠,沉桩施工时质量控制点、隐蔽验收环节相对较少,质量更能控制,单方混凝土承载力高,工程造价更经济,工期短等优点,因此从施工条件和经济条件考虑,宜选择预制桩。但预制桩施工会产生挤土效应,在保证桩身结构强度和施工能力,并采取一定的施工和防护措施(根据需要,如采用预钻孔、袋装砂井、塑料排水板、开挖防挤沟等)的前提下可虑采用预制桩。

确定可行方案包括方案的提出和筛选,进行人为的桩型初选是必要的,通常采用专家讨论评判的方法,这就需要由几个具有丰富工程经验的设计或施工部门负责人员组成一个决策小组,先依据经验提出几种可行方案,再根据现场实际情况经过讨论将不可行的或太敏感的方案删去,最后筛选确定出几个可行方案。在方案筛选时主要依据以下几个方面考虑。

(1)从地质条件考虑:桩型的选择要求所选桩型在该地质条件下是可以施工的,施工质量可以保证,且能够最大限度地发挥地基和桩身的潜在能力,在既定的地质条件下能满足上部结构的承载力和沉降的要求,如果所选桩型不适用于工程场地条件,则会造成施工困难,延误工期,带来质量安全隐患及经济损失。

(2)从建筑物结构特点考虑:选择桩型必须考虑所设计建筑物类型、上部结构特点、荷载大小及对变形的要求等因素,例如对于荷载较大的建筑应该尽量选用单桩承载力较高的桩型,避免使用过多的桩数产生挤土效应。一般来说,对于预制小方桩、沉管灌注桩受桩身穿越硬土层能力和机具施工能力的限制,不能提供较大的单桩承载力,仅适用于多层、小高层建筑,而大直径钻孔灌注桩、人工挖孔桩、钢管桩等单桩承载力较高,可以适用于荷载较大的高层建筑。(www.daowen.com)

(3)从现场的施工条件、环境条件考虑:每一种桩型都需要相应的施工机械设备及特定的施工工艺才能实现。因此,选择桩型时应该根据现场的地质状况及环境条件,尽量选取能够利用现场施工设备与技术达到预定目标、能够保证工程实施顺利进行且成本能够控制在预定的范围之内的桩型。一般对于比较重要的工程而言,通常应首先考虑当地施工与设计经验相对成熟的桩型。另外,在所收集资料的基础上,分析工程实施中将会遇到的施工问题及难点、施工现场条件的制约情况及施工现场影响桩基础工程的环境因素等,要求所选桩型要具有解决问题的能力。

本项目拟建场地处于上海市奉贤区,周围环境较简单,无重要保护道路及建筑,故可优先选用预制桩方案。

3)沉桩可能性分析

本工程可能涉及的桩基持力层为第⑥、⑦1、⑦2层。

拟建场地第⑥层暗绿色粉质黏土以上以软弱黏性土为主,当选用第⑥为桩基持力层时,预制桩沉桩难度不大。当选用第⑦1层草黄~灰绿色砂质粉土作为桩基持力层时,桩身需穿过一定厚度的可塑~硬塑状态的第⑥层粉质黏土,并进入中密~密实状态的第⑦1层一定深度,在适当提高桩身结构强度和选择相匹配的沉桩设备的情况下,预制桩沉桩是可行的。

当采用第⑦2层灰黄色粉砂作为桩基持力层时,由于需穿过⑥层可塑~硬塑粉质黏土及⑦1层中密状砂质粉土,预制桩沉桩有较大难度,在采取相应的措施(如预成孔等)后,进入第⑦1-2顶部沉桩是可行的,此时也可采用桩端标高贯入度双重控制,以避免沉桩困难。但如进入第⑦2层较深,需采用钻孔灌注桩。

当采用钻孔灌注桩工艺时,只要加强管理,成桩应无问题。由于钻孔灌注桩为非挤土桩,除做好桩基自身成桩质量控制、沉渣量控制及泥浆排污工作外,基本不受环境的制约及影响。桩基施工时应防止孔壁坍塌及孔底沉渣过厚等问题出现。应根据钻进地层性质,采取人工造浆,合理控制泥浆比重及成孔速度等措施来保证成孔质量。

4)表层填土对桩基施工的影响

根据此次勘探结果,拟建场地西北表层厚约0.10m水泥地坪,根据工程经验,施工前需将桩位处混凝土块、砖块、碎石块等建筑垃圾清除,若采用灌注桩时需采用足够长的护筒,以免影响成桩质量。

5)桩基施工对周围环境的影响

本场地周边环境条件较复杂。预制桩施工会产生挤土效应,需采取一定的施工和防护措施(根据需要,如采用预钻孔、袋装砂井、塑料排水板、开挖防挤沟等)以减少施工时的噪声及桩的挤土效应对周边环境产生的不良影响,并合理安排沉桩顺序、控制沉桩速率、加强监测工作。

(1)合理安排沉桩顺序和流程,在靠近保护一侧处应开挖防震沟和防挤孔,并在需保护的一侧先施工。

(2)桩基施工时,尤其是必须严格控制沉桩速率,加强监测工作,做到信息化施工,按照监测数据及时控制和调整沉桩速率。

(3)建议设置袋装砂井或塑料排水板,以消除部分超孔隙水压力,减少挤土效应,局部采用预钻孔沉桩。

当上述措施经论证仍无法控制对周围环境的影响时,则可采用钻孔灌注桩。由于钻孔灌注桩为非挤土桩,对周围环境影响较小,但施工期间会产生大量泥浆,为防止废弃泥浆对环境的污染或堵塞附近下水管道,施工中应加强管理,合理布置泥浆循环系统,严禁乱排乱放,做到文明施工。

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