南寧地層組合與高層建筑靜壓短樁的應(yīng)用

1、第3 9 卷增刊2 0 0 6 年l O 月武漢大學(xué)學(xué)報(bào)( 工學(xué)版)E n g i n e e r i n g J o u r n a lo fW u h a n U n i v e x s i t yV o L 3 9 S u p ．O c L2 0 0 6南寧地層組合與高層建筑靜壓短樁的應(yīng)用易念平，張信貴，楊綠峰( 廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西南寧5 3 0 0 0 4 )摘要：在分析了多個工程實(shí)倒基礎(chǔ)上，針對南寧高層建筑短樁基礎(chǔ)

2、情況，對短樁的計(jì)算模式、樁基豎向承載力．工程造價(jià)、穩(wěn)定性、施工等同題進(jìn)行了分析。提出解決的途徑．同時(shí)認(rèn)為短樁未嵌入樁端持力層一定深度，可能對建筑物造成安全隱患．關(guān)鍵詞：南寧；地層；短樁} 安全中閏分類號：T u4 7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AA p p l i c a t i o n o fs t a t i cd r i v e ns h o r tp i l e st o h i g h —r i s eb u i l d i n gb a

3、s eo ns o i l l a y e r sw i t h i nN a n n i n g s t r a t u mY IN i a n p i n g ，Z H A N GX i n g u i ，Y A N GL u f e n g( S c h o o l o fC i v i l ＆A r c h i t e c t u r eE n g i n e e r i n g ·G u a n g x iU n i

4、 v e r s i t y ·N a n n i n g 5 3 0 0 0 4 ·C h i n a )A b s t r a c t ：B a s eo ns t u d y i n gm a n y e n g i n e e r i n gc a s e s ，s o m ep r o b l e m st h a ta i m e d a t t ob eb r o u g h ta b o u ti n

5、N a n n i n gs l r a t u m m o d e l ，s u c ha sc a l c u l a t i o n m o d e ，v e r t i c a lb e a r i n gc a p a c i t yo fp i l ef o u n d a t i o n ，c o n s t r u e —t i o nc o s t ，s t a b i l i t y ，c o n s t r u c

6、 t i o na n ds oo n ，a r ea n a l y z e d ．A n ds o m e a p p r o a c h e st o s o l v ea b o v e p r o b l e m sa r ep r o p o s e d 。A tt h e s a m et i m e ，i t i s c o n s i d e r e d t ob ea f u t u r e p o t e m i

7、a l d a n g e ri f s h o r t p i l e sa r en o td r i v e ni n t ot h eb e a r i n g s u p p o r tl a y e ro fp i l i n g f o u n d a t i o n ．K e yw o r d s ：N a n n i n gb a s i n ；s o i l l a y e r ；s h o r tp i l e ；

8、s a f e t y1 前言南寧市位于南寧盆地的中西部，四周為低山丘陵( 海拔一般2 0 0 ～4 0 0m ) 圍繞．邕江自西向東呈“之”字形蜿蜒穿過市區(qū)，整個市區(qū)展布于邕江多級階地上，其中標(biāo)高為7 0 ～8 0m 的一、二級階地的面積最大，占市區(qū)總面積的8 0 ％以上，顯示出市區(qū)中心區(qū)較為平坦的地勢．錯落有致的各級階地，環(huán)繞盆地的低山丘陵，緩緩流過市區(qū)的邕江，構(gòu)成了南寧市地貌的總格架．南寧市土層組合分布為：粘性土層一軟弱土層一圓礫

9、層一泥質(zhì)或砂巖層，隨階地的逐漸抬高，上覆土層逐漸變薄直至下伏巖層裸露．南寧高層建筑的地下室一般為l ～2 層，少數(shù)超過3 層．高層建筑往往選擇圓礫層或泥巖、砂巖層作樁端持力層．由于建筑上的要求以及階地抬高，上覆土層逐漸變薄等原因，不可避免她出現(xiàn)樁長過短，不滿足規(guī)范對樁長應(yīng)大于或等于6m 的要求．如何選擇合理的樁型，一直以來是令許多工程設(shè)計(jì)人員感到棘手和困惑的問題．在實(shí)際應(yīng)用中亦出現(xiàn)過許多工程問題．目前，市區(qū)一、二級階地上建設(shè)的高層建筑絕

10、大多數(shù)選擇以圓礫層作為樁端持力層，并采用靜壓樁．采用該樁型的優(yōu)點(diǎn)是施工快速、豎向承載力高．雖然造價(jià)高，但由于施工無噪音，因而在南寧市區(qū)廣泛采用．2 工程應(yīng)用與研究狀況2 ．1 南寧市短樁基礎(chǔ)的工程應(yīng)用南寧某單位在同一場地的二級階地上建設(shè)兩作者簡介：易念平( 1 9 6 6 一) ．女，高級工程師．主要從事巖土工程科研與教學(xué)工作?；痦?xiàng)目：教育部科技研究重點(diǎn)( [ 2 0 0 9 3 7 7 號) ，廣西自然科學(xué)基金( 0 4 4 7 0

11、 0 1 、0 2 4 9 0 1 0 、0 5 7 5 0 1 9 ) 、廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃( 0 6 3 2 0 0 6 —1 B ) ，廣西水利廳科技E E 2 0 0 4 3 4 號] 項(xiàng)目聯(lián)合資助．1 5 6 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)( 工學(xué)版)4 倍．如果承受荷載以1 00 0 0k N 計(jì)，預(yù)制樁只用2或4 根，墩則用1 4 根，認(rèn)識上的偏差，競產(chǎn)生如此懸殊的結(jié)果．目前在工程實(shí)際上，南寧市工程界靜壓樁的豎向承載力設(shè)計(jì)值一般取l

12、2 0 0 ～20 0 0k N ，天然地基承載力設(shè)計(jì)值一般取4 0 0 ～s o o k P a ．同為圓礫層，按樁基對待與按天然地基對待，承載力最大競相差了3 ～5 倍．3 ．2 工程造價(jià)問題以南寧市某樁基工程為例，按承受相同荷載( 5 6 0 0k N ) 的靜壓樁與灌注樁分別進(jìn)行計(jì)算，分析其經(jīng)濟(jì)性．靜壓短樁：長5I n ，樁徑0 ．5I n ，單樁承載力設(shè)計(jì)值16 0 0 ～20 0 0k N ，樁數(shù)3 ～4 根，鋼混凝土方量3

13、 ．7 5 ～5 訂，以每一鋼混凝土l , 5 0 0 元計(jì)算，造價(jià)在56 0 0 ～7 , 5 0 0 元左右．灌注長樁：長3 0 m ，樁徑1I n ，單樁承載力5 6 0 0k N ，樁數(shù)l 根，鋼混凝土方量2 3 ．5 5 甜，以每m 3 鋼混凝土8 0 0 元計(jì)算，造價(jià)在1 9 0 0 0 元左右．兩者相比，為達(dá)到相同目的，灌注長樁的造價(jià)是靜壓短樁的2 ～3 倍，而且還不加灌注樁排污的環(huán)保方面的投入．該工程的樁基工程經(jīng)計(jì)算，灌

14、注長樁的造價(jià)比靜壓短樁( 按7m 計(jì)算) 多近4 0 0 萬．3 ．3 穩(wěn)定性問題由于設(shè)置地下室的需要，上覆的硬粘性土層基本被開挖掉，而此狀態(tài)下的靜壓樁穿過的土層基本為“少量或缺失硬粘性土層一軟弱牯性土層或粉土層或粉砂層”而達(dá)到圓礫層面．工程上往往要求靜壓樁進(jìn)入圓礫層的深度為1 ～3 倍樁徑，且不少于0 ．5 m ，但由于實(shí)際工程的土層狀態(tài)的限制和靜壓樁施工工藝上的原因，只有少數(shù)樁端能達(dá)到此設(shè)計(jì)要求，樁端基本上是在圓礫層面或干脆浮在圓礫

15、層之上．從理論上說，樁底根本就不是完全的“固定端”．一層地下室上覆硬土層厚度大，樁側(cè)硬牯性土與軟弱土約束各占1 ／2 左右．而對于二層地下室，上覆硬土層厚度小，樁側(cè)以軟弱土約束為主，甚至缺失硬牯性土層．從實(shí)際工程上看，高層建筑的樁基承擔(dān)的主要荷載是垂直荷載，通過檢測樁基的垂直承載力，能滿足設(shè)計(jì)要求．但也存在一些問題：一是水平承載與樁基上拔問題．樁端未進(jìn)人持力層，不是固定端，只能視為鉸接．另外，因樁埋深小，側(cè)摩阻力很小，當(dāng)遭受諸如地震水平

16、動荷載等水平力作用時(shí)，產(chǎn)生水平位移、樁基豎向應(yīng)力重分布以及抗拔效應(yīng)差等問題．二是豎向承載力問題．樁端浮在持力層之上的主要原因是因在圓礫層之上普遍存在有粉細(xì)砂或粉土層，樁基施工時(shí)無法穿過此層．盡管在南寧市的工程實(shí)踐中判定粉細(xì)砂或粉土層不是液化土層，但逗受地震水平動荷載作用時(shí)，孔隙水壓力上升及土層變位所引起的士性變化，對樁的豎向承載力的發(fā)揮將產(chǎn)生重大影響．3 ．4 施工問題基坑開挖尤其是兩層地下室基坑開挖，施工中對樁的擾動而帶來樁基的變位、

17、傾斜，往往使樁基的受力狀況發(fā)生變化．南寧市某工程為3 0 層，一層地下室，基礎(chǔ)底以下依次為1 I n 左右的硬牯性土層、灰色軟牿土層、圓礫層，采用預(yù)應(yīng)力管樁。以圓礫層為樁端持力層，樁長4 ～6f I N ，從基礎(chǔ)底面往下開挖電梯井基坑，僅僅開挖了2m 左右，就挖穿了1m 左右的硬牯性土層至灰色軟粘土層，由于施工不當(dāng)造成坑周圍的樁基出現(xiàn)變位，傾斜甚至開裂．為處理該樁基事故，浪費(fèi)一個多月的工期．4 結(jié)語樁基作為一種主要的基礎(chǔ)形式廣泛應(yīng)用于實(shí)

18、際工程．當(dāng)天然地基不能滿足強(qiáng)度與變形要求時(shí)，樁基往往成為設(shè)計(jì)人員的首選．與淺基礎(chǔ)相比無疑其造價(jià)較高，甚至能達(dá)到整個工程造價(jià)的1 ／5 以上．南寧市的工程短樁問題是因高層建筑設(shè)置地下室產(chǎn)生的，目前對于短樁問題的研究與設(shè)計(jì)，基本上處在一種憑經(jīng)驗(yàn)且無理論指導(dǎo)的盲目狀態(tài)．隨著高層建筑的增多，工程短樁所遇到的諸如樁基豎向承載力、工程造價(jià)、穩(wěn)定性、施工等等問題將是無法回避的，應(yīng)當(dāng)盡快解決這些問題．參考文獻(xiàn)：[ 1 ] 吳恒．南寧市地質(zhì)環(huán)境的工程地質(zhì)

19、分析．桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)．1 9 9 4 ，1 4 ( 1 ) ；7 0 - 7 9 ．[ 2 ] 張明義．靜力壓人樁的研究與應(yīng)用．北京：中國建材工業(yè)出版社．2 0 0 1 ．[ 3 ] 張信貴，易念平等．南寧盆地泥巖承載力性狀研究．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)。2 0 0 0 ．1 9 ( 3 ) ：3 5 7 - 3 6 0 ．[ 4 ] 張信貴．吳恒．易念平等．深基坑支護(hù)工程方案推理機(jī)制與優(yōu)化設(shè)計(jì)．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2 0 0 4 ，2