摘要：通過對某宿舍樓在控制沉降差的前提下提出同一建筑物下局部設樁基的基礎方案。

　　關鍵詞：錨桿靜壓樁 逆作法 樁土共同作用 設計 施工　　

　　一、工程概況

　　宿舍樓位于某學院新校區(qū)西北角，總建筑面積17138平方米，4幢宿舍樓為六層磚混，層高3.2m，平行布置，勘察揭示有暗河道南北蜿蜒橫穿見圖一，典型地質剖面見圖二，土性特征見表一。場地好土區(qū)土質良好，地基承載力高，暗河道區(qū)土性差異較大，分布復雜，另建筑平面布置未考慮設沉降縫，這給基礎設計帶來很大困難。

　　二、基礎選型分析

　　由于工期緊迫，業(yè)主希望設計方提供工期短又相對經濟的基礎方案。好土區(qū)的④層粉質粘土承載力很高， 承載力標準值達270kPa，利用好④層土是經濟與否的關鍵。暗河道區(qū)③層軟土的深5米左右

　　如采用換填方法工程量較大，采用粉噴樁或深層攪拌樁等方法無法將承載力提高與④層土相當，且沉降難以控制，經綜合分析，好土部分采用普通條基，而暗河道區(qū)采用長短變化的200x200錨桿靜壓樁，考慮樁土共同作用，樁長5-7.5米，2.5米一節(jié)，交界處用2.5米短樁過渡，逆作法施工，二層樓面澆完后開始壓樁。

　　三、地基變形分析和基礎設計

　　根據(jù)樁基逆作法施工順序，可將基礎受力分為兩個階段。第一階段地基承受基礎理及上部已建n1層結構自重和施工荷載P1，相當于一般淺基礎，第二階段樁間土和樁共同作用承擔上部P1及后增荷載P2.

　　在P1作用下，此時基礎沉降STi，若不壓樁其最終沉降量STF，壓樁后基礎的剛度增加，此時基礎的最終沉降S1計算如下

　　S1=STi+（Kr /Kpr）。（ STF- STi）（1）

　　式中，S1為P1作用下基礎的最終沉降

　　STi為封樁前基礎沉降，STF為不壓樁淺基礎的最終沉降

　　Kr為淺地基的剛度， Kpr為壓樁后地基的剛度

　　壓樁后淺基礎上的荷載向樁上移，樁上分擔的荷載

　　PP1=λ。[（ STF- STi）/ STF].P1（2）

　　式中，λ為考慮樁土共同作用時樁承受荷載分擔比例， （2）式可轉化為下式

　　PP1=λ。（1-μi）。P1（3）

　　μi= STi/ STF，μi即為Ti時刻基礎下土的固結度

　　在建造到n1層壓樁、封樁的同時，上部結構施工仍然同步進行，后增荷載P2引起的考慮樁土共同作用的基礎沉降量

　　S2=（P2 /P1）。（Kr /Kpr）。（ STF- STi）（3）

　　式中， Kr/ Kpr為壓樁前后地基的剛度比，其中天然地基土剛度Kr的彈性力學公式為

　　Kr= ES/[（1-υ2）。w.b]

　　υ：泊松比

　　w：矩形基礎中心點沉降影響系數(shù)[5]

　　ES： 地基土的彈性模量

　　b：矩形基礎的寬度或圓形基礎直徑

　　根據(jù)剪切傳遞法得壓樁后地基剛度

　　Kpr= GSr0[]/Rs

　　Rs：群樁的沉降比

　　GS： 地基土的剪切模量， GS= 0.5ES /（1+υ）

　　r0： 樁身等效半徑

　　rm： 樁的影響半徑，取rm=20 r0

　　L： 樁長度

　　η： 樁入土深度影響系數(shù)，一般η=0.85∽1.0

　　P2作用下樁頂分擔荷載

　　PP2=λ。P2

　　另外大量預制樁壓入土中導致土體產生一定的隆起量，須考慮地基土抬起量S3.

　　根據(jù)上述分析本工程基礎設計計算如下：

　　1. 二層樓面澆完后封樁前基礎設計

　　好土區(qū)基礎寬1.5m，暗河道區(qū)基礎寬1.8m，基礎埋深1.5米，取典型橫墻下基礎，在兩層結構自重和施工荷載下，好土區(qū)P1 =83kN/M2； 暗河道區(qū)P1=74kN/M2，基礎反力均小于地基承載力設計值f.

　　用分層總和法計算好土區(qū)最終沉降量STF=24mm，兩層施工工期約三個月， 固結度μi約為0.6此間完成沉降量STi=15mm左右，而暗河道區(qū)最終沉降量STF =63mm，固結度μi約為0.25施工期間成沉降量STi =16mm左右，沉降比較均勻。

　　2.三層樓面澆完前須完成50%的壓樁和封樁，五層樓面澆完前須完成100%的壓樁和封樁，暗河道區(qū)后增荷載P2=89kN/M2，樁頂分擔荷載PP和基礎分擔荷載P分別為

　　PP= PP1+ PP2=λ。（1-μi）。P1+λ。P2

　　=0.85.（1-0.35）。74+0.85.89=116.5 kN/M2

　　P= P1+P2-PP

　　=74+89-116.9=46.5kN/M2

　　μ：基礎下土固結度，取0.35

　　λ：考慮樁土共同作用樁上承受荷載分擔比例，取0.85

　　P<f/2.

　　用分層總和法計算好土區(qū)最終沉降量61mm，施工期間完成沉降量36mm左右，而暗河道區(qū)淺基礎上的荷載向樁上轉移，建筑物最終沉降量減少，考慮壓樁后基礎有所上抬，最終沉降量

　　S= S1+ S2- S3

　　=[STi+（Kr /Kpr）。（ STF- STi）]+ [（P2 /P1）。（Kr /Kpr）。（ STF- STi）]- S3

　　=[16+0.25.（63-13）]+[（89/74）。0.25.（63-13）]-5=39mm

　　經計算 式中Kr/ Kpr=0.25，壓樁后基礎上抬量按經驗取5mm.最終沉降量差值22mm，施工時根據(jù)暗河道截面情況采用變化的樁長，以防止沉降發(fā)生突變，沉降差滿足規(guī)范要求。

　　1號樓基礎平面示意圖見圖三

　　3.承臺及錨桿設計

　�。�1）承臺設計：好土區(qū)基礎按普通墻下條基計算，暗河道區(qū)按 使用階段基底反力及樁頂反共同作用計算，孔邊設加強筋以彌補被切斷的受力鋼筋，加強筋貫通布置。

　　（2）錨桿設計：

　�、僮陨沓休d力驗算

　　K.Pmax<nπ。（d2/4）。R

　　式中，K為安全系數(shù)，取K=1.2； Pmax為最大壓樁力；n為每個樁孔預埋錨桿數(shù)； R為錨桿抗拉強度； d為錨桿凈直徑。

　�、阱^固強度驗算

　　Pmax≦nπdh[r]

　　式中， h為錨固深度； [r]為錨桿與混凝土粘結強度，取決3MPa經計算采用M24錨桿。

　　四、施工要求

　　本工程樁小數(shù)量多，為防止擠土效應及基礎板受力突變，施工采用分批分點壓、封樁，靠近交叉墻處先壓先封，壓完50%后，進行第一批封樁，剩下壓樁分成幾個小區(qū)，每個小區(qū)分散、多點流水壓樁。

　　壓樁用樁長和壓樁力兩個指標來控制，當樁長未達到要求而壓樁力達到要求時，即可認為滿足要求，壓樁要結合沉降觀測結果，在施工過程中，作流程和時間上的調整。

　　五、結束語

　　局部采用逆作法施工考慮樁土共同作用的錨桿靜壓樁基礎，大大減少了施工工期和噪音污染， 而且錨桿靜壓樁受力明確，樁身質量好控制；采用分階段驗算沉降差將其對結構不同階段的不利影響控制在允許范圍之內。本工程已主體驗收完畢，沉降觀測結果與計算值基本相符。

　　參考資料：

　　[1] 葉書麟地基處理工程實例應用手冊 1998

　　[2] 冶金工業(yè)部建筑研究院編錨桿靜壓樁技術規(guī)程（YBJ 227-91）

　　[3] 上海市標準地基處理技術規(guī)范（DBJ08-40-94）

　　[4] P Clancy and M F Randolph. Simple Design Tools for Piled Raft Foundation[J].Geotechinqe 1996.46（2）a

　　[5] 揚位洸地基及基礎 1998

　　[6] 中國建筑工業(yè)出版社樁基工程手冊 1995

　　[7] M Makarchian and H G ploulous.Simplified Method for design of UnderpinningPiles[J].G.T.ASCE，1996，122（9）：745-751

　　[8] Khoriskoshi and M F Randolph.A Contribution of Optimum Design of Piled Raft[J].Geotechnique，1998，48（3）。

　　作者：林勇