第３０卷第３期 ２０１３年９月 河北工程大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０Ｉ．３０ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２０１３ 文章编号：１６７３—９４６９（２０１３）０３—００４６—０３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—９４６９．２０１３．０３．０１２ 减沉复合疏桩基础在非软土地区中的应用 孙晓东 （大地工程开发（集团）有限公司，北京１００１０２） 摘要：在天然地基承载力基本满足要求的前提下，经计算与实测表明，在非软土地区采用减沉复 合疏桩基础可以有效减少地基沉降，满足设计要求，与常规桩基础相比，减沉复合疏桩基础费用 降低约５０％，经济效益明显。 关键词：减沉复合疏桩基础；大面积堆载；沉降计算；地基处理 中图分类号：ＴＵ ４３３ 文献标识码：Ａ Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｉｌｅｓ ｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｈａｒｄ ｓｏｉｌ ａｒｅａ ＳＵＮ Ｘｉａｏ——ｄｏｎｇ （Ｄａｄｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１０２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｉｌｅｓ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｆｏｕｎ— ｄａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｎｏｔ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ａｒｅａ，ａｎｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ５０％，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｉｌｅｓ；ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 桩基规范…对软土地基减沉复合疏桩基础的 设计提出了明确规定。设计应遵循两个原则：一 承载力特征值不小于４３０ ｋＰａ，经验算天然地基经 深度修正后不满足承载力要求，沉降亦变形过大， 需进行地基处理设计。 是桩和桩间土在受荷变形过程中始终确保两者共 同分担荷载，因此单桩承载力宜控制在较小范围， 桩径一般选择２００～４００ ｍｍ，桩应穿越上部软土 ２工程地质条件 原煤储煤场拟建场地为河床，地下水位埋深 较浅，且地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构 层，桩端支撑于相对较硬土层；二是桩距ｓ＞（５～ ６）ｄ，以确保桩间土荷载分担比足够大。疏桩是优 化的群桩基础，它减少了桩数，避免了群桩效应， 可以充分发挥各单桩及桩问土的承载力，疏桩基 础是桩基础设计理念的转变 一 。减沉复合桩基 一中的钢筋均具有微腐蚀性，经判别，场地土不具液 化和湿陷性。原煤储煤场地道基底范围内自上而 下各土层及其物理指标见表１。 表１土层及其物理力学指标 Ｔａｂ．１ Ｓｏｉｌ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ 一般应用于软土地区，在非软土地区比较少见，本 文就减沉复合疏桩基础在非软土地区的应用进行 探讨，分析其可行性，供类似工程参考。 压缩承载力麈擦力端承力 层号 岩土名称 ．一 模量特征值标准值标准值 Ｅｓ／ＭＰａｆ￣／ｋＰａ ｑ ／ｋＰａ ｑ ／ｋＰａ １工程概况 山西某选煤厂，设计生产能力３．０ Ｍｔ／ａ，为大 ⑤ ⑥⑦ ｋＮ。‘‘。④含圆砾杉｝质粘土１８．０ （１ｏ．ｏ） １８０ 卵石 粉质粘土 卵石 ６０ ｌ伽 ７０ １（１３０ １５０ ４ ５（１３ 加．０（２５．０） ２３０ １９．７ １０．７ ２１０ ０．２０ （ Ｏ） ５（１０ 型选煤厂。其中原煤储煤场长１１８．０ ｍ，宽７０．０ ｉｎ，高２７．０ ｍ，仓容５０ ０００ ｔ。原煤储煤场地道长 １０８．２ ｍ，宽１２．０ ｍ，埋深一９．２ ｍ，设计要求地基 注：括号内数据为经验值。 收稿日期：２０１３—０３—０５ 作者简介：孙晓东（１９８２～），男，河北涿鹿人，硕士，从事岩土工程勘察设计工作。 第３期 孙晓东：减沉复合疏桩基础在非软土地区中的应用 ４７ ３技术方案比选 根据设计要求，地道基底压力不应小于４３０ ｋＰａ，沉降不大于２００ ｍｍ。结合场地地层和施工 设备条件，备选方案有：桩基、ＣＦＧ复合地基和减 沉复合疏桩基础。由于场地存在层⑤卵石，强度 较高，成桩工艺需采用旋挖预成孔。 综合分析：ａ、采用桩基，桩径８００ ｍｍ，桩长 １６．０ ｍ，以层⑦卵石为桩端持力层，桩间距３ｄ，共 需桩１７１根，预估费用约为２００万元；ｂ、采用ＣＦＧ 复合地基，桩径６００ ｍｍ，桩长１２．０ ｍ，以层⑥粉质 粘土为桩端持力层，桩间距３ｄ，共需桩３１２根，预 估费用约为１３０万元；Ｃ、采用减沉复合疏桩基础， 桩径５００ ｍｍ，桩长１２．０ ｍ，以层⑥粉质粘土为桩 端持力层，桩间距５ｄ，共需桩１６１根，但此法需先 降水开挖基坑，换填３．０ ｍ层④含砾石粉质粘土 和层⑥粉质粘土后再进行减沉复合疏桩基础的施 工，施工会有一定难度，预估费用约为１００万元。 综合考虑，建筑场地较空旷，基坑开挖时可放坡， 降水采用集水明排，施工具有可行性，考虑经济效 益，最终地基处理方式选用减沉复合疏桩基础。 ４天然地基沉降计算 沉降分为两部分，一部分为地道本身产生的 沉降，另一部分为煤堆产生的大面积堆载所引起 的地道附加沉降。据规范 第５．３．５式， ５： 耋 （一 一ｓｉ — ） （１） 计算得到地道中心点天然地基沉降量为２９３ ｍｉｌｌ＞２００ ｍｍ，不满足设计要求。 ５基础设计及沉降计算 ５．１减沉复合桩基设计 规范…规定采用减沉复合疏桩基础，地基承 载力应基本满足设计要求。当桩长为１２．０ ｍ时， 桩端位于层④含砾石粉质粘土，该层天然地基承 载力厶＝１８０ ｋＰａ。据规范 第５．２．４式。 ＝Ａｋ＋叼６ｒ（ｂ一３）＋叼ｄｒ （ｄ一０．５） （２） 进行深度修正后，地基承载力Ａ：３４７ ｋＰａ＜ ４３０ ｋＰａ，不满足设计要求。 故采取先开挖基坑，用砂石换填３．０ ｍ深度 后，再进行复合桩基施工。 换填后，经深度修正的地基承载力Ａ：５９３ ｋＰａ＞４３Ｏ ｋＰａ，满足设计要求。 ５．２沉降计算 减沉复合疏桩基础沉降分为两部分，分别是 地道本身产生的沉降和煤堆产生的大面积堆载对 桩端以下土层引起的附加沉降。 计算参数：桩径ｄ＝５００ ｍｍ，桩长Ｌ＝１２．０ Ｉｎ， 桩间距Ｓ＝５ｄ＝２ ５００ ｍｍ，桩数ｎ＝１６１根，单桩承 载力特征值Ｒ ＝１ ３４５ ｋＮ，据相关资料【５一 此处 单桩承载力特征值取单桩承载力极限值的０．９倍。 将地道整体视为承台，承台面积Ａ＝１ ２９８．４ １ＴＩ ，承台净面积Ａ ＝１ ２６６．８ ｍ ，等效距径比ｓ ／ｄ ＝ Ａ／（ｄ￣／ｎ）＝５．６８。将地道基底压力４３０ ｋＰａ 分为两部分：地道本身荷载为２００ ｋＰａ，煤堆荷载 为２３０ ｋＰａ。 １）地道本身沉降。据规范¨ 规定地道中心沉 降又分为承台底地基土附加应力产生的沉降和桩 土相互作用产生的沉降。沉降计算简图见图１，土 层底标高及压缩模量见表２。 ＿ｊ ．｛ Ｉ Ｉ ｌ ＼ｌ 一 鲁 １Ｐ－ Ｉ ６ｍ Ｉ 图１沉降计算简图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 表２土层底标高及压缩模量 Ｔａｂ．２ Ｌａｙｅｒ ｂｏｔｔｏｍ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ 地道本身的荷载为矩形荷载，承台底总附加 荷载Ｆ＝ＰＡ＝２５９ ６８０ ｋＮ，地基平均附加压力Ｐ ＝ （Ｆ—ｎＲ ）／Ａ。＝４４．３ ｋＰａ，桩身范围内加权平均 桩侧极限摩阻力ｑ＝６９ ｋＰａ，桩身范围内加权平均 压缩模量Ｅｓ＝１１．６ ＭＰａ。 由规范…第５．６．２—２式 Ｓ ：ｐｏ ， （３）‘ ｓｉ 计算得承台底地基土附加应力产生的沉降为 ８９．２７ Ｉｎｍ 河北工程大学学报（自然科学版） ２０１３矩 计算得桩土相互作用产生的沉降为２５．８ ｍｍ。故地道本身产生的沉降为１ １５．１ ｍｍ。 ２）大面积堆载引起的桩端土层附加沉降。大 面积堆载引起的桩端土层附加沉降计算简图见图 ２，土层底标高及压缩模量见表３。 ｌ ＼ ＿＿—— ＼ｌ 一 ∞ ＝ －＿ ｌ ３５ｍ ｌ 图２沉降计算简图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 表３土层底标高及压缩模量 Ｔａｂ．３ Ｌａｙｅｒ ｂｏｔｔｏｍ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ 煤堆引起的大面积堆载为三角形荷载，地道 中心基地附加压力Ｐ ＝２００一（１７×３．９＋７× １７．２）＝１３．３ ｋＰａ。 据规范 第５．３．５式，计算得到煤堆大面积 堆载对地道中心引起的附加沉降为１．７ ｍｍ，可见 大面积堆载对地道中心桩端以下土层影响很小。 故地道中心总沉降量为１１６．８ ｍｍ。 （上接第４５页） ３）在开挖过程中逆作基坑地连墙墙体逐渐隆 起，但每步开挖后隆起有一定的滞后性；开挖结束 后隆起的速率逐渐减缓，底层板浇筑后隆起趋于 平缓 参考文献： ［１］徐至钧．建筑深基坑支护的发展与逆作法的应用［Ｊ］． 岩土一 程界，２００１，４（１０）：１６—１７． ［２］杨国祥，李侃，赵锡宏，等．大型超深基坑工程信息化 目前该工程已竣工半年，现场实测沉降仅为 ５７ ｍｍ，远小于１１６．８ ｍｍ的计算值，说明此法安 全、可靠。 ６结语 通过计算和实测表明减沉复合疏桩基础可以 很好地满足设计要求，不仅适用于软土地区，在非 软土地区也可采用，但需要进行技术经济比选，在 满足建筑物结构安全的条件下考虑经济效益，并 且应采取一定的施工措施，满足减沉复合疏桩基 础对承载力的前提要求。由于目前减沉复合疏桩 基础在非软土地区应用不多，工程经验很少，有待 进一步研究。 参考文献： ［１］ＪＧＪ９４—２００８，建筑桩基技术规范［ｓ］． ［２］徐奋强，曹云．软土地基复合疏桩基础沉降计算分 析［Ｊ］．路基工程，２０１０（４）：１３５—１３７． ［３］龙鹏．减沉复合桩基础在水池结构中的应用探讨 ［Ｊ］，特种结构，２０１０，７（６）：３９—４１． ［４］ＧＢ５０００７—２０１１，建筑地基基础设计规范［Ｓ］． ［５］郑刚，顾晓鲁．减沉桩承载机理的试验及计算分析 ［Ｃ］／／中国土木工程学会桩基学术委员会第２届年会 论文集．北京：中国建材出版社，１９９４． ［６］宰金珉．复合桩基工作性质分析［ｃ］／／中国建筑学会 地基基础学术委员会论文集．太原：山西高校联合出 版社，１９９２． ［７］宰金珉．复合桩基设计的新方法［Ｃ］／／第七届土力学 及基础工程学术会议论文集．北京：中国建筑工业出 版社，１９９４． （责任编辑刘存英） 施工与研究［Ｊ］．岩土工程学报，２００３，２５（４）：４８３ —４８７． ［３］戴标兵，范国庆，赵锡宏．深基坑工程逆作法的实测 研究［Ｊ］．工业建筑，２００５，３５（９）：５４—６３． ［４］徐至均，赵锡宏．逆作法设计与施工［Ｍ］．北京：机械 工业出版社，２００２． ［５］贾坚，谢小林．上海软土地区深大基坑卸荷变形机制 ［Ｊ］．上海交通大学学报，２００９，４３（６）：１００５—１０１０． （责任编辑刘存英）