浅谈素混凝土桩复合地基在高层住宅施工中的应用

　　摘要：论文结合成都东部某小区高层住宅建设项目，进行了素混凝土复合地基的设计及施工工艺介绍，并将其与预应力混凝土管桩加固方案进行了对比，体现了素混凝土桩复合地基处理技术在高层住宅的良好应用，且具有较好的推广前景。
　　关键词：素混凝土桩；复合地基；高层住宅；施工工艺
　　
　　素混凝土桩复合地基在我国的北方地区，特别是河南、山西、北京等地高层建筑应用己经成为一种成熟的施工工艺，并且效果也得到了验证。本文将结合具体的工程实例对素混凝土桩复合地基在高层建筑中的应用进行分析，以期能对素混凝土桩复合地基在超高层建筑中的应用起到一些参考作用。
　　1工程概况及工程地质条件
　　成都某住宅小区(一期)位于成都市锦江区三圣乡境内，航天立交桥与骄子立交桥之间三环路外侧。交通便利，场地地貌单元属于成都东部台地的宽缓浅丘地带。
　　小区内拟建9栋楼，1号楼为商住混合楼，其余8栋全部为纯住宅楼，均为超高层建筑物34-35层，均设2层地下室，筏板基础，框架剪力墙结构，工程重要性等级为一级，场地及地基等级均为二级，岩土勘察设计等级为甲级。该场地勘察资料表明，拟建建筑物地基持力层强度不能满足设计要求的强度，须进行地基加固处理。
　　根据钻探、原位测试及室内岩土实验结果，将助探深度范围内地基土按时代、成因及土性特征自上而下划分为四个工程地质层，依次为:第四系全新统素填土层、第四系中下更新统冰水堆积粘土层、含卵石粉质粘土及白至系灌口组泥岩。其中第四系中下更新统冰水堆积粘土层按土的状态分为两个亚层、含卵石粉质粘土及白奎系灌口组泥岩按风化程度等进一步划分为两个亚层。
　　2地基处理方案比较
　　根据现场的工程地质条件，可供选择的地基处理方案主要有预应力混凝土桩管桩加固方案和素混凝土桩复合地基加固方案两个，下面分别加以介绍:
　　①预应力混凝土桩管桩加固方案：
　　若采用预应力混凝土桩管桩加固方案，则主要的技术参数和主要工程量为:桩长平均为巧米桩径500mm，单桩承载力特征值为1040KN，由于单桩侧壁的负摩侧力为400KN，因此，实际单桩所能承载的荷载为640KN。九栋建筑楼房总加固面积为：9460m2，地基承载力特征值为530KPa，则预应力管桩数应为(9460×530)/640=7834根，总计7834×15=117510m。
　　②素混凝土桩复合地基加固方案：
　　若采用素混凝土桩复合地基加固方案，则主要的技术参数和主要工程量为:素混凝土桩桩径为500mm，桩长平均为11m，单桩承载力特征值为：
　　Ra=1.57l×(7.5×30+0.6×35)+0.196×850=553.36KN，
　　复合地基桩间土承载力特征值为220KPa，可计算出置换率为0.127。
　　则素混凝土桩总数为9565根。
　　总长度为:9565×11=105215m
　　③.素混凝土桩复合地基加固和预应力混凝土桩管桩加固两方案的比较见表1。
　　
　　表1两种加固方案的经济和技术指标比较

　　
　　预应力混凝土灌注桩和素混凝土桩复合地基都可以在技术上满足所需的加固效果，从工程施工难度来说，素混凝土桩穿透夹卵层相对预应力混凝土灌注桩来说容易一些，从经济投资方面来说，可以比预应力管桩节省投资443.1万元，同时工期也节省45天。经经济技术、施工工期和施工质量等角度综合，选择了素混凝土桩复合地基作为地基加固处理方法。
　　3素混凝土桩复合地基加固处理设计
　　（1）设计参数
　　桩径:.500m，桩距依据基础宽度而定；桩体强度:采用C15素混凝土;桩端持力层为稍密卵石层，桩端阻力特征值取值为Q=850KPA，桩端进入持力层不小于600mm;褥垫层:褥垫层厚度取300nlln。其材料用中砂，粗纱，级配砂石或者碎石，最大粒径小于300mm。
　　（2）方案设计
　　素混凝土桩复合地基单桩承载力特征值采用下式：
　　（1）
　　式中:Ra为单桩竖向承载力特征值(KN);娜为桩的周长(m);分别为桩周第i层土的侧阻力、桩端端阻力特征值归司;为第i层土的厚度回;与为桩的截面积(时)。
　　将桩身各参数和各土层参数代入式(1)，求得:Ra=551.79KN.
　　依据上述标准、规范和场地岩土工程刹牛及设计要求，加固方案计算参数及成果如下表)所示。
　　表2设计方案计算参数
　　
　　（3）桩的强度设计
　　本工程混凝土强度等级采用C15混凝土。粗集料用2cm-5cm卵石，细集料采用细、中砂。
　　4素混凝土桩复合地基的施工工艺
　　本工程采用CK15-A型挤密碎石桩机。本工程采取振动沉管桩施工工艺。振动沉管灌注桩施下下艺属非排土成桩工艺，主要是用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及松散砂土等地质条件，尤其适用于松散粉土、粉细砂土的地基加固。它具有施工操作简便、施工费用
　　低、对桩间土的挤密效果显著等优点。采用振动沉管桩旅丁下艺施工的桩复合地基可以提供较高的地基承载力，减少地基变形以及消除地基液化。振动沉管桩施工工艺为桩复合地基的发展和推广起到了十分重要的作用。目前，该工艺依然是桩主要的施下下艺之一，大多用于挤密效果好的土和可液化的地基加固工程、空旷地区或施工场地周围没有管线、精密设备以及不存在扰民的地基处理工程。
　　施工工艺如下:
　　测放桩位振冲碎石桩机就位成孔至设计深度填料(本工程为每次不
　　多于一斗车)夯击密实终孔基坑开挖，即清理桩间土截桩顶30cm浮桩铺设褥垫层。
　　5 施工工艺的缺陷分析
　　振动沉管打桩机成桩也有其缺点，如施工质量不易控制，可能会发生缩颈和断桩。统计，振动沉管施工的灌注桩事故率高达25%。另外，通过工程实践发现用振动沉管打桩机成桩存在如下几个主要问题:
　　①难以穿透砂层、卵石层等厚的硬土层;
　　②振动及噪音污染严重;
　　③在临近已有建筑物的施工场地施工时，振动可能产生不良影响;
　　④振动沉管打桩机成桩工艺在饱和粘土中成桩，会造成地表隆起而挤断已打的桩，在高灵敏度土中施工可导致桩间土强度降低;
　　⑤施工时，混合料从搅拌机到桩利U注料口的水平运输一般为翻斗车或人工运输，效率相对较低。
　　在施工过程中总结出的施工工艺关键点的控制注意事项:
　　①在取土时，必须将土取至设计深度层，并将孔底虚土处理干净，若在施工过程中，很难将桩底少量虑十取干净时，应先投入干料，如水泥与卵石的混合料，水泥和卵石的比例为1:7，再投入大圆石5-6块，进行夯击，每次夯击变形小于10cm时，方可投入搅拌的混合料。大圆石不能放太多，以防阳氏桩身承载力。
　　②桩长的控制结合两方面的因素并且两方面的因素都必须满足:满足设计桩长和达到持力层土层。
　　③终孔条件:每次填料冲击变形小于10cm，其锤击数大于3击时，可进行下一轮填料、冲击工序至终孔。
　　④在施工过程中，如遇地下水或易坍塌地层，必须采取下套管的方式隔离地下水，浇注混凝土时控制坍落度并用振动棒振动密实。提取套管时应注意渐进提升，防止提升过决，造成缩颈或断桩。
　　⑤.严格控制每次投料量、锤击数和锤击高度。在桩底2米内，每次锤击数大于3次，锤击高度大于2米以上，每次锤击为4次以上，锤击高度为4-6米。
　　⑥浇注混凝土时候应对桩口边土体进行覆盖，以防杂质进入桩身浇注部分，降低混凝土承载力。
　　
　　参考文献：
　　[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用.北京:中国建筑工业出版社，2002
　　[2]陈仲颐，叶书麟主编.基础工程学.中国建筑工业出版社，1995
　　[3]冶金工业部建筑研究院主编.地基处理技淞强力夯实法与振动水冲法[R].北京:冶金工业部建筑研究院，1999