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中國建筑第八工程局有限公司　張  寬

中建八局第三建設有限公司　劉伯虎

前言：

針對不同的地質條件，根據不同的建筑荷載情況，敢于創(chuàng)新，充分利用地質構造中不同深度、不同承載力的持力層，結合建筑荷載需要，靈活采取不同長度和不同類型的樁作為樁基礎，不但很好發(fā)揮出不同樁的優(yōu)勢特點，從而大大降低了成本。?

摘要

本工程通過全國首例同一承臺內鉆孔灌注樁和預應力管樁的組合型樁基承臺的成功應用，為建筑結構構造復雜、荷載不均勻、地基承載力不均勻、抗拔樁和承壓樁差異較大時，在樁基類型選擇上提供更多思路。?

1、工程地質概況?

某科研保密項目---某大學行政信息中心主樓12層,地下室1層（層高4米）。地質特點為較典型的濱海平原及灘涂，地質構造上部為軟弱高壓縮性的粘土、淤泥土，埋深36米左右有兩層中密狀圓礫，上層圓礫厚度約為2.5米，下層圓礫厚度約為2.0米，上下圓礫層中間夾有厚約1.5米呈塑狀，高壓縮性粘土層，再以下為中密高壓縮性粘土,至70米深為粘土夾中細砂，為中壓縮性，層厚約10米左右。其中地層埋深36米左右有兩層中密狀圓礫（是本工程優(yōu)化的較短的預應力管樁的持力層），上層圓礫厚度約為2.5米，下層圓礫厚度約為2.0米(上下圓礫層中間夾有厚約1.5米可塑狀，高壓縮性粘土層)，再往下延伸為中密高壓縮性粘土,至70米深為粘土夾中細砂，為中壓縮性，層厚約10米左右（是本工程優(yōu)化的較長的鉆孔灌注樁的持力層）。

2、設計概況?

2.1 引言

《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94—94之3.2.3.4條規(guī)定：“同一結構單元宜避免采用不同類型的樁”。經過本工程成功的實踐檢驗后，新版《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94—2008因此取消了此條款內容。

2.2 樁基礎的組合形式

本工程由主樓基礎由鉆孔灌注樁和預應力管樁兩種樁型組成，而且在同一承臺內幾何對稱分布，該組合樁基礎形式在國內國際屬于首例。具體上主樓運用了132根Ф700和12根Ф600，長度均68米（樁頂埋深2米）的混凝土鉆孔灌注樁（施工以樁端進入中密實粘土夾中細砂持力層為主30-50cm為準）；另外包括104根PTC-A500長度34米的預應力混凝土管樁，所以基礎形式為長度34米預應力管樁和68米鉆孔灌注樁兩種樁型的組合型樁基礎。其中混凝土鉆孔灌注樁持力層為埋深約70米的粘土層夾中細砂；預應力混凝土管樁的持力層為埋深36米左右有兩層中密狀圓礫的上層圓礫層。而且兩類樁在同一承臺內按一定的幾何對稱分布，組合有4樁、5樁、6樁、7樁的復合樁承臺。多種布樁形式的承臺內樁位布置見下圖2-1。

（a） 七樁承臺  （b）四(五)樁承臺  （c）六樁承臺

圖2-1  同承臺不同樁布置及剖面示意圖?

3、工程特點和難點?

（1） “不同類型組合樁”的沉降差異、受力差異與按各自的設計承載力分配荷載有關，也就是說“不同類型組合樁”在承載力不同情況下共同作用于同一荷載時，如何按承載能力大小的比例分配荷載，這就要求通過調整各類樁的沉降量、變形量等解決荷載二次或再次、多次再分配和重新平衡問題。

（2）施工上解決兩種組合樁施工的工藝，決不是兩種工藝的簡單相加，不但要考慮兩類樁各自的特點和獨特的施工工藝，而且要考慮兩類不同樁相互影響、相互干擾甚至損傷情況，等因素并需要一一化解排除。這就要求方案預判十分嚴謹、科學、全面。

（3）根據建筑形式和結構特點，更加合理布置同一承臺不同樁型的相對位置的安全性、可靠性、實用性、合理性、科學性、經濟性。?

4、施工工藝及參數(shù)控制?

由于本工程設計的創(chuàng)新，在缺乏組合樁基礎施工經驗和資料的情況下，使施工難度大大增加。但施工過程中本著知難而進、嚴格創(chuàng)新的精神，克服重重困難，解決一系列技術難題，制定如下施工工藝。

4.1兩類樁施工順序

由于同一承臺內有兩類樁，而且兩類樁施工先后都彼此有相互影響：若先施工預應力管樁，則擾動土層后不利鉆孔灌注樁成孔，管樁對土層產生的應力在鉆孔樁成孔時產生應力釋放，會降低兩種樁的摩檫承載力（兩種樁均以摩擦力為主），而且后施工鉆孔樁成孔時易縮徑塌孔，使位于淺持力層的預應力管樁的持力層因塌孔而降低摩擦力甚至局部產生負摩擦力；若先施工鉆孔灌注樁，也有塌孔使預應力管樁持力層流失等缺陷，但鉆孔灌注樁施工通過成孔時泥漿護壁完全可以避免塌孔。經反復分析論證，最終確定了“先長后短，先深后淺，先非擠土樁、后擠土樁”的施工順序，即先施工鉆孔灌注樁后施工預應力管樁。

4.2兩類樁施工先后的影響及措施

先施工鉆孔樁，若塌孔使管樁的持力層有所流失，經過因果分析，找到導致塌孔的原因，經過分析討論，制定措施如下表4-1：降低兩類樁施工相互影響的措施。

表4-1降低兩類樁施工相互影響的措施

4.3兩類樁的銜接時間

作為組合樁，鉆孔灌注樁的樁身混凝土的強度越高，預應力管樁施工時擠土產生的應力和振動對鉆孔灌注樁的損傷就會越小。為準確測控鉆孔樁混凝土強度，施工時留置多組同條件養(yǎng)護試塊作為鉆孔樁身砼強度的階段性檢測，從而確定預應力管樁施工的恰當時間。本工程作為全國首例同承臺組合樁，為了保證質量，保護好先施工的鉆孔灌注樁，特意待鉆孔樁砼強度達到100%后（鉆孔樁灌注28天后），才開始施工預應力管樁，施工時為保進度分區(qū)段測試鉆孔灌注樁身混凝土強度、分階段插入預應力管樁的施工，依次流水銜接。

4.4 降低擠土效應影響

（1）如何減少管樁的流水方向

擠土方向對鉆孔樁擠土效應最小，采取合理流水和跳打,即同一承臺內或小區(qū)段內以至整個施工流水規(guī)劃，都是“由內向外”、“由點到片”、“由片到面”進行流水；樁距較?。?倍樁徑以下）樁數(shù)較密時，采取跳打施工。場地要求硬化，保證移機方便且減少樁機對土體局部不均勻加載。保證流水方向，不能因為場地軟弱移機不便隨意移機而忽略流水要求。

（2）管樁的錘型選擇與組合樁的質量保護

預應力管樁施工時選用的錘型與組合樁的施工工藝相符，錘重不能太大，避免振動能量過大、擠土速率過快，影響鉆孔灌注樁身混凝土質量，而且易打碎管樁頭，而且對預應力管樁接樁質量也有影響；但錘太小也不利于預應力管樁沉樁，而且也易造成預應力管樁疲勞破壞。經分析地質特點和鉆孔灌注樁身砼設計強度，本工程選用2.5噸樁錘比較合適，施工也比較順利。

（3）管樁“雙控”指標主次的確定與調整沉降差的關系

“雙控”是指“摩察樁停打標準以標高為主貫入度為輔”和“端承樁停打標準以貫入度為主標高為輔”的控制標準。摩察樁沉降較端承樁略大。本工程卵礫石層地質分布等高線變化較大，卵礫石層密實度厚度不均勻，施工時根據不同地層確定“雙控”操作標準：對于圓礫石層厚度和密實度較大時，管樁達到持力層時貫入度明顯突增，震動劇烈，應立刻停錘，以免打碎管樁，且對鉆孔樁砼有振動影響；對于圓礫石層厚度和密實度較小時，貫入度變化不明顯，振動輕微，應繼續(xù)送樁至設計貫入度，降低的樁頂標高待開挖后接樁彌補；介于上述兩者之間時應在樁身劃刻度線，借助水平儀測控最終貫入度，確定停錘的標準。

4.5深基坑開挖時兩類不同樁型的保護

本工程開挖深度3米多，而且開挖深度內為自穩(wěn)性能很差的淤泥質軟弱土層，在開挖斷面極易滑坡塌方，對抗傾覆能力較差的管樁很容易造成剪切破壞而斷樁，但鉆孔樁相對來說抗剪切性能較好。所以開挖要分層進行，臨時停歇斷面更不可留在管樁位置處。護坡支點若選擇樁不可用管樁，適當?shù)目捎勉@孔樁作為支護支點。?

5、使用意義和經濟效果?

布樁特點：主樓樁基采用的直徑ф700/600長68米的鉆孔樁和直徑ф500長36米的預應力管樁,其中鉆孔樁沿縱軸線方向布置，管樁沿橫軸線布置。

該設計是充分利用“深淺”兩個“持力層”，采用了“長短兩種組合樁”，在滿足工程需要的前提下，從而大大降低成本。這種設計思想在含有夾砂、卵礫石地層構造的地質條件下，為降低成本提供了很好的啟發(fā)和先例。

經現(xiàn)場靜載試驗，管樁設計極限承載力2000kN，試驗加載達2217.6kN；鉆孔樁設計極限承載力4500kN，試驗加載大于4500kN。2根鉆孔樁和2根管樁的復合4樁承臺設計極限承載力13500kN，試驗加載大于14010kN。均符合或超過原設計極限承載力要求，并滿足規(guī)范沉降量規(guī)定。兩種樁的受力各有特點：管樁設計極限承載力2000kN，試驗加載達2217.6kN；鉆孔樁設計極限承載力4500kN，試驗加載大于4500kN。承載能力鉆孔樁占70％，管樁占30％。

并且在工程完工后多年的后續(xù)研究跟蹤檢驗中，其應力應變檢測、兩種樁的質量、沉降等均達到預期的效果。

如下圖5-1：

圖5-1  組合樁靜載試驗結果

在工程完工后多年的后續(xù)各項應力應變檢測中，兩種樁的質量、沉降等均達到預期的效果。總結出組合樁的設計參數(shù)、新工藝的施工工藝。?

6、結論?

6.1滿足結構要求和承載力要求

經靜載試驗，管樁設計極限承載力2000kN，試驗加載達2217.6kN；鉆孔樁設計極限承載力4500kN，試驗加載大于4500kN。2根鉆孔樁和2根管樁的復合4樁承臺設計極限承載力13500kN，試驗加載大于14010kN。均符合或超過原設計極限承載力要求，并滿足規(guī)范沉降量規(guī)定。

6.2大幅降低成本

該工程原設計全部為鉆孔樁（含三幢裙樓），造價為1100萬元多；經主樓使用這種復合樁基，裙樓為管樁，造價降為450萬元（含三幢裙樓），比初始設計降低650萬元，降低60%，而且，這種復合樁基成為在保證工程質量的前提下，是降低成本很有效的基礎形式。這種不同類型、不同長度的樁的復合樁基，在國內該工程尚屬首例，為大大降低成本啟發(fā)新的思路。?

本文摘自《第十二屆深基礎工程發(fā)展論壇論文集》