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摘要本文对浙江省瑞安市天瑞尚品高层住宅小区采用高强预应力管桩基础进行分析和总结;并从基础设计、基坑围护设计、打桩顺序、挖土措施等方面提出各项措施。
  中图分类号:TU91文献标识码:A
  
  Application of High-strength Pre-stressed Tubular Pile in High-rise Structure
  ZHU Ruiqing
  (Wenzhou With Bond Architecture Design Co., LTD, Ruian, Zhejiang 325200)
  AbstractThis paper takes a analysis and summary of theHigh-strength pre-stressed tubular pile that used in High-rise residence in "TianRui shang pin"of Ruian, Zhejiang. And it also raises some countermeasures from aspects of foundation design, pit supporting design, piling sequence, digging measures.
  Key wordshigh-strength pre-stressed tubular pile; compaction effect; stress release hole; passive area reinforcement; unload soil out of hole
  
  1 工程概况
  浙江省瑞安市天瑞尚品高层住宅小区位于浙江省瑞安市安阳新区,东侧为另一开发商地块现状为空地;南侧距离地下室约12m为已经形成的陈虬路;西侧距离地下室约13m为高岗河,河宽约25m,河面比自然地坪低约1.7m,河水深约1.5m;北侧距离地下室约15m为集云学校体育馆(桩基础)。上部结构由两幢18层的框架剪力墙结构塔式住宅(1、2#楼)及一幢17层的剪力墙结构板式住宅(3#楼)组成,通过单层地下室连为整体;总平面见图一。总建筑面积为33528m2,其中地下建筑面积为3724m2,地上建筑面积为26804m2。建筑设计使用年限为50年。上部结构安全等级为二级。地基基础设计等级为乙级。人防抗力等级为甲类核六常六。该工程于2008年初完成设计,2010年底投入使用。场地工程地质条件如表1。
  2 基础设计
  施工图设计前在现场试桩6只,并根据试桩静载荷试验检测报告进行设计。
  桩基方案一:桩基础采用直径600的厚壁高强预应力管桩,平均有效桩长57m,持力层为卵石层,锤击法施工,桩锤采用63柴油锤,以最后10锤贯入度不大于1cm作为收锤控制标准。承载力特征值Ra=2300KN;总桩数389只;其中主楼PHC-A600(110)15、PHC- A600(100)15、15、12共259只,包括1、2#楼各56只,3#楼147只;单层地下室PHC-AB600(110)15、PHC- A600(100)15、15、12共130只。桩基造价约377万元;两台打桩机45天打桩完毕。此方案造价低、工期快。
  管桩基础不利因素有如下几点:(1)主楼区平面布桩系数达到4.4%;(2)大面积管桩挤土效应明显,先打工程桩易引起上浮;对北侧学校及南侧已形成道路可能有较大影响;(3)锤击法施工噪音较大;若采用静压法施工的话,大吨位静压桩机可能对工程桩造成较大影响,且达到持力层深度不可靠;(4)管桩基础在深厚软土中开挖地下室时极易引起断桩、偏位、倾斜等质量事故;(5)大面积管桩施工后,原状土破坏较严重,土体孔隙水消散较慢,基坑开挖时土体粘聚力、内摩擦角可能较勘察报告提供的值要小。
  桩基方案二:桩基础采用直径700的回旋钻孔灌注桩,平均有效桩长58m,持力层为卵石层。承载力特征值 Ra=2300KN;总桩数389只;桩基造价约767万元;四台打桩机约120天打桩完毕。此方案桩基造价比管桩方案高约一倍,打桩工期长超过一倍,且有大量的泥浆排放。
  会同甲方共同协商,确定最终采用管桩基础方案见图二。并对桩基施工、基坑围护、及地下室开挖提出参考意见如下:(1)安排好合理的打桩顺序,远离北侧学校;(2)两台桩机每台每天打桩不超过2根;所有桩顶露出地面的工程桩打桩完毕必须有桩顶标高纪录,并每天复核桩顶标高,以确定是否有发生上浮;(3)施工前应先清理表层杂填土,以增加管桩中土塞的高度,减少施工时的挤土效应;在南北两侧设置防震沟和释放孔;(4)基坑围护设计时对土体力学指标,特别是粘聚力、内摩擦角做适当折减;适当增加北侧主楼边被动区加固;表层土尽量卸土;(5)基坑开挖时严禁挖土机械碰撞工程桩,桩边土高差不超过1m;
  3 基坑围护设计
  基坑的开挖深度在5.4m~8.5m之间,电梯井坑底与周边底板底间的高差为3.1m、与周边的大承台底间高差为1.5m。
  表2为基坑开挖影响范围内各土层的物理力学性质指标。
   表 2各土层物理力学性质指标
  
  地下室基坑围护采用排桩+内支撑的围护体系:排桩采用钻孔灌注桩,内支撑根据不同情况分别采用钢筋砼水平角撑和钢管斜撑结构,排桩外侧采用单排水泥搅拌桩进行止水和防止桩间挤土。基坑围护图见图3。
  注: C、值为固结快剪指标,()内为管桩施工后的经验值。
  4 施工中出现的问题
  (1)工程从正式打桩开始,经过十来天的施工,当北侧3#楼桩打到一半时,北侧临时围墙开始有裂缝产生,之后体育馆室外地面也产生裂缝。采用如下补救措施: 3#楼打桩速度控制在每天一根并与1、2#楼桩错开施工;施工围墙内侧增加一排释放孔。此后各裂缝均无增大。
  (2)挖土从西北角往东往南退,在3#楼的中部,也就是围护结构北侧两道角撑之间的边桁架段出现大量的倾斜桩与三类桩,比例约占此部分桩的15%。会同各方主体商定,可能由于边桁架段内支撑刚度较弱,挖土退土速度较快引起;采用加长灌芯长度,增加桩边压密注浆等措施加强并加密沉降观测频率。同时在东侧 2、3#楼之间基坑围护为钢管斜撑段,采用加大坑外卸土深度和宽度,并严格控制挖土顺序,最终倾斜桩与三类桩大大减少;取得良好的效果。
  5 预应力管桩设计施工中值得注意的几个问题
  5.1 地基土体变位影响
  软土地基中,桩入土时将挤开相应体积的土体,多表现为地基土体向上隆起和侧向水平位移,包括地表、浅层和深层土体的变位,并使地基土体中产生很高的超孔隙水压力。这必将影响桩的工程桩的质量(变位、上浮),危及邻近建筑物和地下管线的安全,另外,沉桩施工后,受干扰的地基土体会发生回沉,使桩受到负摩擦力的作用而降低承载力和增加沉降量,所以在沉桩施工中必须引起足够重视和预先采取有效的防治措施。
  为了减小沉桩引起的地基土体变位的影响,必须有效地减少沉桩施工中的挤土量和超孔隙水压力,或加快超孔隙水压力的消散,或减小地基变位和超孔隙水的危害影响范围。为此,必须预先采取相应合理的防治措施。
  5.2 挤土效应的控制措施
  (1)压桩施工前应先清理表层杂填土,这样可增加管桩中土塞的高度,减少施工时的挤土效应。同时管桩内侧摩阻力加大,提高了管桩的单桩承载力。 (2)根据建筑物上部荷载情况,同一建筑物的桩可选用不同桩径、壁厚的管桩,来减少桩数,扩大桩距。(3)合理安排沉桩施工顺序和进度。根据施工场地周围环境和挤土程度,近距离先施工,远距离后施工,并控制每天压桩的数量。(4)开挖防震沟,设置应力释放孔,以减小地基土体的变位值。(5)加强施工过程中挤土位移监测,边监测边施工。
  6 结论
  本工程已于2010年底投入使用,沉降量、沉降差均较好的满足要求,可认为本次基础设计、施工较为成功。总结后大致体会如下:
  (1)高强预应力管桩在软土地区带一层地下室的20层内高层建筑中应用是安全可行的,且经济效益明显,并大大缩短工期。
  (2)高强预应力管桩在软土地区带一层地下室的20层内高层建筑中应用时桩基施工、基坑围护、及地下室开挖各方均应有相应的加强措施及应急预案。
  (3)管桩平面布桩系数超过4%时,建议在设计文件中明确提出对桩基施工、地下室开挖等工序的要求。
  (4)大面积管桩地下室对基坑围护相对薄弱处应采取加强措施。
  
  参考文献
  [1]行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94).
  [2]浙江省标《建筑地基基础设计规范》(DB 33/1001-2003).
  [3]浙江省标《建筑基坑工程技术规程》(DB33/T1008-2000).
  [4]刘国彬,王卫东.基坑工程手册.
  [5]王离.预应力管桩基础设计应注意的问题.桩基工程技术.

 
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