宏达大厦人工挖孔桩承载力核算

　　摘要：由于本工程地质情况复杂，且属于改造工程，上部建筑功能布局在原设计基础上有调整，需对已施工的人工挖孔桩基承载力进行复核验算。
　　关键词：人工挖孔桩，桩基检测，饱和单轴抗压强度特性值，溶洞，微风化岩层，中风化岩层。
　　一．工程概况
　　宏达大厦项目系我院承担的大型改造项目，位于深圳市龙岗区布吉南门敦深惠公路桥侧，是一栋以商住，办公，住宅为一体的综合大楼。建设单位：深圳市天利安实业发展有限公司；设计单位：圣帝国际建筑工程有限公司；勘查单位：深圳市水利规划设计院；施工单位：中铁建工集团深圳分公司；监理单位：深龙港建设监理有限公司。本工程总楼层三十三层，地下二层，一至五层为商场及办公用房，六层为转换层，七至三十三层为住宅，总高度99.35米，建筑面积90093.65平米，框架剪力墙结构，人工挖孔桩基础，一柱一桩，桩径1.2米至3.8米，共95根，桩芯混凝土为C30,桩端入微风化岩层不小于0.5米，于2003年4月28日开工，10月13日灌注完毕。
　　我院介入此项目时，桩基及地下室已经施工完毕且已验收，我院只设计地面以上部分，由于地上部分建筑功能布局较原设计有一定调整，经重新计算，桩顶轴力有一定变化，但全部控制在10％以内。
　　二．桩基检测情况介绍：
　　该桩基检测由建设单位委托深圳市龙岗区工程质量检测中心进行检测，龙岗区质检站要求对桩基质量采用两种检测方式进行检测，1.小应变，2.钻芯，在钻芯检测时，发现部分桩下有不明孔洞，洞内被砂质土夹有少量碎石填充，下部为大理岩。由此推测地勘报告与场地实际情况相差较大，故建设单位又委托深圳市勘察研究院，要求查清建筑区内的不良地质问题，并提供有关的设计参数和问题的处理建议，勘察研究院受委托后，编制了检验方案，对52根桩端持力层进行检验（另外43根桩未检验），钻孔深度进入桩底持力层5－8米，检测后，认为建筑区内有一走向东北30度或西南210度的断裂，倾角60度左右，为压扭性断裂，还可能存在东北向张扭性小断裂。认为受检桩的桩身混凝土完整性类别均为一类桩，桩底均无沉渣。检验发现这52根桩中未满足设计要求的共22根，其中：1.以破碎岩为主，含有少量角砾岩的构造岩，共15根；2.以糜棱岩为主，含断层泥和破裂岩等的构造，共5根；3.有大理岩及不明孔洞，洞内填充有粘土夹碎石块，下部为有石炭系砂岩，共两根。这些未满足要求的22根桩已于2004年3月进行了处理，即区分情况，进行钻孔清洗，压力灌浆，并加以适当的锚固钢筋。地勘部门认为，该处不明孔洞不是溶岩问题，而是构造破碎带填充物，从岩芯照片判断，上述三桩桩底为强风化砂岩，即强风化岩夹全风化土，从地质区域图上判断，该处可能有一断层通过。
　　三．桩基复核缘由：
　　
　　由于本工程地质情况复杂，且不能从已经检测的52根桩底情况推测未检测的桩底土质，特别是有无不明孔洞的情况，从工程安全角度等方面考虑，我院有必要对已施工的人工挖孔灌注桩基承载力进行全面系统地复核验算，由于已经检测了52根桩且对不符合要求的桩进行了处理，按最新荷载代入计算亦满足设计要求，故本次只需核算此前没有检测的43根桩。
　　四．桩基复核思路：
　　
　　一）.参考各桩入岩深度，根据甲方提供的“桩竖向示意图”和“挖孔桩成孔验收记录”获取必要数据，参考规范《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)及《岩土工程勘查规范》等作为理论依据。
　　二）.编制各桩编号，桩位图；根据Satwe重新计算获取最新柱底标准值。
　　三）．核算步骤：
　　从地质情况分析，部分桩底不明孔洞底究竟为何物还不确定，我们先假定未检测的43根桩底部是溶洞，即端承力为零，仅考虑岩土层侧阻力作用。
　　1）采用地质专家建议的岩层单轴抗压强度特征值frc（微风化frc为40Mpa,中风化frc为15Mpa），并考虑强风化岩侧阻作用后（侧阻力特征值取100KPa）经验算有5根桩(Z34,Z35,Z74,Z87,Z89)如果底部是溶洞，则不符合设计要求，需要地质勘查部门提供桩端承载力。
　　2）考虑强风化岩侧阻作用后（侧阻力特征值取100KPa），如果中风化frc特征值能达到20Mpa，则只有Z89不符合设计要求，需要地质勘查部门提供桩端承载力。
　　3）如果中风化frc值能达到23.7Mpa，即使桩底有不明孔洞，全部桩亦满足设计要求。
　　四).核算公式：（单根桩详细计算过程未列出）
　　桩及承台自重之和统一取2000KN，即y=2000KN
　　M=(G+y)/3.14*C*&*I
　　Qpk=fk*Ap
　　Qrk=u*&*frc*hr
　　G：桩顶内力标准值
　　M：当桩底为溶洞时所需中风化frc值
　　Qpk：岩层端阻力标准值
　　Qrk：中风化侧阻力标准值
　　frc：岩石饱和单轴抗压强度特征值
　　&：侧阻修正系数中风化取0.05
　　hr：桩身嵌岩深度
　　u：桩身周长
　　
　　强风化侧阻力计算公式：Qsk=u*￠si*qsik*lsi
　　本工程侧阻力特征值qsik取100kpa
　　
　　五．桩基核算分析：
　　1）如果微风化frc特征值能达到40Mpa,中风化frc特征值能达到15Mpa，且Z34，Z35，Z74，Z87，Z89端承力特征值分别能达到1110KPa,1450KPa,1480KPa,1040KPa,1530KPa.则全部桩基符合设计要求。
　　2）如果微风化frc特征值能达到40Mpa,中风化frc特征值能达到20Mpa，且Z89端承力特征值能达到650KPa.则全部桩基符合设计要求。
　　3）如果微风化frc特征值能达到40Mpa,中风化frc特征值能达到23.7Mpa，则全部桩基符合设计要求。
　　六．结语：
　　以上三种情况均为可行结论，针对此种情况，我院协同甲方向勘查部门提出，需对必要的承载力数据有准确的认定，必要时可对基础承载力数据进行重新全面的实测，地堪部门亦同意此看法并于07年11月经重新实测，提供了准确的数据，经实测，未经检测的桩底微风化岩石饱和单轴抗压强度frc特征值达到80Mpa，中风化岩石饱和单轴抗压强度frc特征值达到40Mpa，符合核算分析第3）条要求，达到我院此次复核所需承载力数据，故可以判定，即使在桩底地质不明的情况下，未经检测的42根桩侧阻力亦可以抵抗上部荷载，全部符合设计要求!
　　
　　参考文献：
　　1.JGJ94-2008中华人民共和国行业标准，建筑桩基技术规范[s]
　　2. GB50021-2001中华人民共和国行业标准，岩土工程勘查规范[s]
　　3. JGJ3-2002中华人民共和国行业标准，高层建筑混凝土结构技术规范[s]