太原某高層樁基沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比分析

劉 曉 娟

(太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、人口增加，國(guó)家日益倡導(dǎo)節(jié)約土地資源，因此在滿(mǎn)足國(guó)家及地方規(guī)范和規(guī)劃要求的基礎(chǔ)上，建筑越來(lái)越向上部空間發(fā)展，高層建筑越來(lái)越普遍。因高層建筑層數(shù)多，建筑重量大；基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)，承載力及沉降值是必須計(jì)算的項(xiàng)目，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)來(lái)復(fù)核檢驗(yàn)計(jì)算值。

1 工程概況

某高層住宅，位于太原晉源區(qū)。抗震烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g。地上建筑面積26 262.12 m2，地上34層，地下2層，-1層為設(shè)備夾層。結(jié)構(gòu)總高度為98.55 m，上部均為住宅，層高2.9 m，結(jié)構(gòu)類(lèi)型為鋼筋混凝土抗震墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁樁基礎(chǔ)，布樁方式為墻下布置。鋼筋混凝土灌注樁采用樁底、樁側(cè)復(fù)式后注漿，樁身直徑700 mm，總樁數(shù)為137根，其中試樁3根，錨樁12根。工程樁有效樁長(zhǎng)35 m，單樁豎向抗壓承載力特征值要求達(dá)到4 000 kN；試樁有效樁長(zhǎng)35 m，試樁單樁豎向極限承載力特征值要求達(dá)到9 500 kN，設(shè)計(jì)樁端持力層為第⑩層細(xì)砂層；設(shè)計(jì)試樁樁頂高程為783.3 m，樁端高程為742.8 m。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

根據(jù)山西省勘察設(shè)計(jì)研究院提供的勘察報(bào)告：本次勘察深度范圍內(nèi)地基土巖性以人工填土、砂土、粉土、粉質(zhì)黏土為主。場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，穩(wěn)定水位標(biāo)高為777.22 m～778.24 m，輕微液化場(chǎng)地。

3 沉降計(jì)算要求

GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)以下建筑物的樁基進(jìn)行沉降驗(yàn)算：地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物樁基；本工程屬于30層以上的高層建筑，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。應(yīng)進(jìn)行沉降驗(yàn)算。

根據(jù)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5條規(guī)定，建筑樁基沉降變形計(jì)算值不應(yīng)大于樁基沉降變形允許值。沉降變形有以下指標(biāo)：

1)沉降量；2)沉降差；3)整體傾斜；4)局部?jī)A斜；按照規(guī)范表5.5.4條要求，100 m以下的高層剪力墻結(jié)構(gòu)建筑變形主要由1)，3)變形指標(biāo)控制。

4 計(jì)算方法

沉降計(jì)算時(shí)，附加壓力采用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用，計(jì)算最終沉降量宜按單向壓縮分層總和法。

4.1 等效作用分層總和法

計(jì)算公式見(jiàn)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.6，適用于樁間距不大于6倍樁徑的排列密集的樁基，與實(shí)體深基礎(chǔ)類(lèi)似，引入樁基等效沉降系數(shù)ψe來(lái)考慮群樁幾何特性對(duì)附加應(yīng)力的影響[3]，計(jì)算公式為：

4.2 明德林應(yīng)力公式方法

計(jì)算公式見(jiàn)JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.14。

1)計(jì)算地基中某點(diǎn)的豎向附加應(yīng)力值時(shí)，將各根樁在該點(diǎn)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力，逐根疊加計(jì)算。

2)附加荷載由樁端阻力和樁側(cè)摩擦力共同承擔(dān)，樁端阻力假定為集中力，樁側(cè)摩阻力假定為沿樁身均勻分布和沿樁身線性增長(zhǎng)分布兩種形式組成。

本工程樁間距滿(mǎn)足6倍樁徑，軟件計(jì)算采用等效作用分層總和法計(jì)算，軟件計(jì)算參數(shù)ψ按規(guī)范取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，沉降實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

有限元軟件計(jì)算的沉降值，建筑平面中間區(qū)域較大為62 mm，建筑外墻沉降計(jì)算值為24 mm～45 mm左右。實(shí)測(cè)沉降觀測(cè)點(diǎn)布置在建筑外圍，實(shí)測(cè)沉降觀測(cè)數(shù)值見(jiàn)圖1括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)。觀測(cè)的時(shí)間范圍為1層封頂至主體封頂后29 d。累計(jì)實(shí)測(cè)沉降量：最大值11.66 mm，最小值5.81 mm,平均沉降量7.01 mm，沉降速率0.037 mm/d，小于規(guī)范的穩(wěn)定要求值0.01 mm/d～0.04 mm/d,最大傾斜率0.138‰,小于規(guī)范2‰的要求。

《工程地質(zhì)手冊(cè)》中沉降的時(shí)間效應(yīng)一節(jié)中，一般建筑，在施工期間完成的沉降量，對(duì)于砂土可認(rèn)為最終沉降量已基本完成，對(duì)于低壓縮黏性土可認(rèn)為已完成最終沉降量的50%～80%，對(duì)于中壓縮性土可認(rèn)為已完成20%～40%，對(duì)于高壓縮黏性土可認(rèn)為已完成最終沉降量的5%～20%。

本工程用軟件計(jì)算時(shí)參數(shù)ψ按規(guī)范取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.11條，本工程的灌注樁采用后注漿施工工藝，樁基沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)應(yīng)根據(jù)樁端持力土層類(lèi)別乘以0.7～0.8折減系數(shù)，根據(jù)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，最終計(jì)算值應(yīng)乘以0.7～0.8的折減系數(shù)。本工程實(shí)測(cè)值為計(jì)算值乘以0.75的折減系數(shù)，與規(guī)范規(guī)定的參數(shù)吻合。

文獻(xiàn)[3]中，明德林應(yīng)力解法計(jì)算的沉降值與實(shí)測(cè)值偏差較大，易對(duì)ψ修正，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，修正系數(shù)0.75比較合適。修正后計(jì)算值比實(shí)測(cè)值大約6.5‰。

5 結(jié)語(yǔ)

常見(jiàn)的兩種沉降計(jì)算模型為近似模擬樁在土中受力，進(jìn)行沉降分析計(jì)算。由于土層分布變化不均，且土自身特性也不是均質(zhì)的，沉降計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有一定偏差，通過(guò)上述分析，本工程基礎(chǔ)采用后注漿灌注樁，樁基沉降計(jì)算時(shí)，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的折減系數(shù)可取0.75；為JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.5.11條中的折減系數(shù)0.7～0.8取值，提供一個(gè)實(shí)例驗(yàn)證；同時(shí)為地基情況與本工程地質(zhì)條件類(lèi)似的，其余高層建筑采用后注漿樁基設(shè)計(jì)時(shí)，沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的折減系數(shù)提供了參考。

[1] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 鄺雨平，姜忻良，張?jiān)聘唬?基于實(shí)測(cè)值的樁基沉降計(jì)算方法對(duì)比分析[J].工程力學(xué)，2013,30(S1):59-62.