張震 張星辰

0 引言

隨著社會經濟的快速發(fā)展，各地高層住宅也日益普及，在高層住宅的結構設計中，基礎設計尤其重要，由于高層住宅自身豎向荷載較大，一般天然地基難以滿足要求，大多采用樁基礎，而樁基礎的選型與地質狀況的關聯度最大。本文以某高層住宅的樁基設計為案例，分析了在碎石土中樁基如何選型、對樁身及樁端土層如何加強以及取得的效果進行了分析。

1 項目概況

該工程位于江陰市某生活文化區(qū)，依山面湖，整個地塊包括39 座別墅、2 幢16～18 層高層住宅樓及2 幢25 層點式高層住宅樓，并在場地北部別墅和高層建筑之間設一層地下室，地下室與高層住宅間用地下連廊進行連接。高層住宅設有2 層地下室，地下室筏板頂面相對標高-6.050m，室內標高0.000m相當于八五高程6.800m。場地抗震設防烈度為6 度，設計基本加速度值為0.05g，所屬設計地震分組為一組，設計特征周期為0.65s，場地類別屬IV 類，為不液化場地，場地處于建筑抗震不利地段。場地地質分布情況見圖1。其中③淤泥質粉質粘土夾淤泥質粉土高壓縮性、低強度，工程特性差，為基底持力層。⑤ 粉質粘土夾碎石層中，碎石為灰白色石英砂巖、灰綠色泥質砂巖、棕紅-深褐色砂巖等，磨圓度低，棱角明顯，碎石含量在20%～40%，而且有塊石存在，塊石大小差異較大，大的塊石粒徑大者超過3m，碎石粒徑一般為20mm～100mm，工程特性良好，是樁身需穿過的土層。⑥ 碎石層，砂巖，密實程度稍密～密實，局部夾有少量的粘土或粉質粘土，本層土中低壓縮性、中高強度，全場均有分布，其工程力學特性較好，但是層厚及層頂坡度變化較大，且碎石空隙充填物為黏性土，具有一定的壓縮性，如選擇該層作為樁端持力層應考慮此不利因素。⑦ 砂巖層，層面坡度及埋深變化較大，且?guī)r性有變化，巖體質量等級分類為Ⅲ～Ⅳ類，工程特性好，擬建場地屬不均勻場地（圖1）。

圖1 典型地質剖面圖

2 樁基選型

根據前述條件，由于淺層土地基承載力較差，天然地基無法滿足要求，只能選擇樁基礎。根據地質勘察報告，⑥ 碎石層及⑦ 砂巖層均可作為本工程的樁端持力層，無論選擇哪層作為樁端持力層，都要穿過含有大塊石的⑤ 粉質粘土夾碎石層，預制樁顯然不適用，只能采用灌注樁。經比對分析并結合當地經驗，采用鉆孔灌注樁是相對比較合理的選擇。樁端持力層的確定：如選擇⑦ 砂巖作為樁端持力層（嵌巖樁），由于砂巖坡度變化很大、埋深變化大，而且穿過深厚的⑥ 碎石層難度極大，容易產生塌陷，施工質量難以保證；如以⑥ 碎石層作為樁端持力層，施工難度相對要小，如按樁身直徑800mm，進入⑥ 碎石層2m 計算，單樁承載力就能滿足要求；但該層頂面坡度變化較大，且碎石空隙充填物為黏性土，具有一定的壓縮性，樁端沉渣厚度難以保證小于50mm 的要求，單樁豎向承載力及樁端土體的穩(wěn)定性都難以保證，需采取有效措施克服上述不利因素。采用鉆孔灌注樁后注漿工藝，能較好地解決上述問題[2]。樁端后注漿是將一定水灰比的水泥漿液在額定壓力作用下，通過預埋在樁身中的灌漿管從樁的端部向樁端底部及周圍的碎石區(qū)高壓滲透，對原本松散的沉渣、碎石及碎石空隙充填物進行水泥漿液充填，使得樁端周圍碎石層成為一個整體。對本工程而言解決了三個問題：（1）加固了樁端碎石層，相鄰樁端的水泥漿互相滲透，使得整個基礎范圍內的樁端碎石層聯結為一個整體，從而提高了樁端土層的穩(wěn)定性。（2）固化了孔底渣土，保證了樁的施工質量，不但能減少樁的沉降，也保證了單樁的豎向承載力。（3）提高了單樁的豎向承載力，針對本工程而言，后注漿后的樁相當于擴底樁，樁端截面積增大后，有效地利用了樁端土層較高的端阻力。為了保證對樁端碎石層的加固效果，本工程要求除進行樁底后注漿外，在樁端側面也進行后注漿。根據現場試樁結果，最終確定采用直徑800mm 的鉆孔灌注樁，以⑥ 碎石層作為樁端持力層，采用樁底及樁側后注漿，單樁豎向極限承載力標準值為8000 kN（圖2）。

圖2 灌注樁詳圖

3 樁基設計

由于本工程樁基持力層起伏較大，設計要求鋼筋籠長度沿樁身全長設置，主筋通長設置；要求樁端進入持力層深度不小于2m，預估樁長在16m～26m 之間，具體根據現場鉆孔情況進行控制，樁基詳圖見圖2。由于樁頂所在的③淤泥質粉質粘土夾淤泥質粉土強度低、壓縮性高，對樁身的約束差，樁頂部位的箍筋加密區(qū)長度要求不小于4m 及③層土厚度的較大值[1]。樁端及樁側后注漿導管及注漿閥沿鋼筋籠圓周對稱各設置兩根，導管管徑采用直徑32mm、壁厚不小于5mm 的國標低壓流體輸送用焊接管，絲扣進行連接；樁側導管標高設定為⑥ 碎石層頂標高以下1 000mm 處，樁底導管深入樁端以下50mm 處。注漿導管兼做受力鋼筋使用。當樁體混凝土強度達到設計強度的80%時，方可進行注漿施工[3]。注漿采用二次注漿工藝，要求第一次注漿材料選用純水泥漿，采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比0.45，注漿壓力為0.3～0.5Mpa，注到漿液從孔口溢出為止，在第一次注漿結束后4h 內進行第二次注漿，第二次注漿材料選用純水泥，水灰比為0.50。注漿壓力為1.5～4.0Mpa，使?jié){液沖破封口薄膜及初凝砂漿注入到碎石土體之間，達到注漿壓力4～5min，即可結束注漿；單樁預估壓漿量2 000kg，單根注漿管水泥用量根據現場地質情況確定。要求注漿壓力為主控，注漿量為輔助控制。該項目現已竣工，效果良好[4]。

4 結束語

我國幅員遼闊，地質情況千差萬別，應該根據不同的上部結構形式及地質情況采取不同的基礎形式。同樣為樁基礎，采用何種樁型除了地質情況的影響外，還需考慮周邊環(huán)境的影響及當地施工經驗[5]。本文通過對頂面坡度起伏變化較大的碎石層作為樁端持力層的鉆孔灌注樁存在的各種不利因素進行分析，有針對性地提出解決方案，通過加強樁身配筋、樁端及樁側后注漿的方式，取得了圓滿的效果[6]。