大面積倉(cāng)庫(kù)復(fù)合樁基應(yīng)用初探

王星軍

（山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013）

1 工程概況

新建晉德幫醫(yī)藥物流項(xiàng)目7#庫(kù)總建筑面積為34715.17m2，共分為高區(qū)地上五層，低區(qū)地上一層，建筑總高23.5m。主體形式為框架結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí)。

場(chǎng)地地貌單元屬為汾河?xùn)|岸Ⅱ級(jí)階地，屬不不液化場(chǎng)地，基礎(chǔ)深度內(nèi)未揭露地下水，濕陷等級(jí)為Ⅱ～Ⅲ級(jí)。據(jù)勘探揭示，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下依次由①素填土、②濕陷性粉土、②-1 卵石、③粉土、③-2 卵石、④粉質(zhì)粘土，⑤卵石，⑥粉質(zhì)粘土。

2 基礎(chǔ)方案選擇

從工程地質(zhì)資料看，○2 層為濕陷性粉土，濕陷等級(jí)為Ⅱ～Ⅲ級(jí)，本工程基底設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.8m，大致位于第○2 層濕陷性粉土層，下臥層為○2 1 卵石層，○3 粉土層，由于下臥層跨越了不同的工程地質(zhì)單元，天然地基不均勻，存在較厚卵石夾層，主體結(jié)構(gòu)傳來(lái)上部荷載450KPA 第○2 層不能滿足承載要求，綜合分析地質(zhì)及結(jié)構(gòu)荷載情況，選用干作業(yè)成孔灌注樁方案，一種是常規(guī)設(shè)計(jì)方法，建筑的結(jié)構(gòu)荷載全部由灌注樁承擔(dān)，室內(nèi)回填采用灰土分層回填，二是采用灰土擠密樁+鉆孔灌注樁復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)方案，由樁與樁之間形成復(fù)合地基在提高承載力的同時(shí)消除地基濕陷性，達(dá)到減少沉降變形目的。在通過(guò)各種計(jì)算軟件分析基礎(chǔ)沉降及調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)同類型倉(cāng)庫(kù)建筑地基處理資料，本工程采用復(fù)合樁基計(jì)算方法，既可以減少基底灌注樁量，又能充分利用樁間土擠密后地基承擔(dān)部分荷載，又可減少擠土效應(yīng)。

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式和場(chǎng)地天然地基存在濕陷性且強(qiáng)度及變形不能滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，故設(shè)計(jì)上確定采用灰土擠密樁處理濕陷，承臺(tái)處布置鉆孔灌注樁進(jìn)行地基處理。

3 復(fù)合樁基的設(shè)計(jì)

灰土擠密樁設(shè)計(jì)參數(shù)：樁徑均為400mm, 等邊三角形布樁，樁距900mm；本工程總樁數(shù)為16385 根。其中承臺(tái)處樁長(zhǎng)度為11.5m(13.3m),有效樁長(zhǎng)11m(12.8m)，非承臺(tái)處樁長(zhǎng)度為13.2m(16.4m)，有效樁長(zhǎng)12.7m(15.9m)；孔內(nèi)填料采用3:7 灰土分層回填夯實(shí)，填料的平均壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)低于0.97，樁間土的平均擠密系數(shù)不小于0.93。要求地基處理后地基土的濕陷量全部消除，地基土沉降量均勻且小于50mm。

承臺(tái)處后壓漿灌孔灌注樁樁身混凝土為C30（試樁樁身混凝土為C35），實(shí)際布樁309 根，工程樁樁長(zhǎng)30m，樁徑700mm，單樁豎向承載力極限值5800KN，單樁豎向承載力特征值2900KN，樁端持力層為第○6 層粉質(zhì)粘土。布灌注樁時(shí)由其承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)85 的荷載，其余15%由灰土擠密樁地基承擔(dān)。

復(fù)合樁基的整體承載力滿足《地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011 中相關(guān)要求，本工程選用PKPM 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，樁承臺(tái)主要形式為三棱臺(tái)、正方臺(tái)等，承臺(tái)厚度為1200mm。

4 復(fù)合樁基施工

施工按先灰土擠密樁后干作業(yè)成孔灌注樁順序進(jìn)行，施工要點(diǎn)分別介紹。

4.1 灰土擠密樁施工

（1）定位樁布置宜結(jié)合樁位平面布置圖并考慮鋼尺全長(zhǎng)能拉通因素，一般定位樁間距不超50m 為宜，本工程由于橫向存在高低跨，布定位樁則以A 軸、K 軸最邊處相鄰兩排灰土樁及中間高低區(qū)分界部位各兩排布置，定位樁要求按排沿1～12 軸橫向全部樁位布出，打入短鋼筋包紅布作為標(biāo)記。

（2）灰土樁機(jī)布置宜結(jié)合選擇機(jī)械類型、工期、場(chǎng)地因素進(jìn)行綜合確定，本工程采用柴油錘沉管成孔，夾桿錘機(jī)械分層夯實(shí)成樁工藝，機(jī)械組合為1 臺(tái)柴油樁機(jī)加1 臺(tái)30 型裝載機(jī)填料加2 臺(tái)夾桿錘夯實(shí)機(jī)，為保證工作面不閑置和機(jī)械作業(yè)不沖突，可沿縱向1～12 軸每間隔兩軸線分為一臺(tái)樁機(jī)作業(yè)區(qū)域。

（3）成孔采用柴油錘向下錘擊沉管成孔，首次打樁時(shí)按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)在沉管上用油漆做好標(biāo)識(shí)，成孔過(guò)程中安排專人記錄錘擊數(shù)，錘擊至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)后提出沉管用測(cè)繩測(cè)量孔深，如發(fā)現(xiàn)沉管速度過(guò)慢或沉管貫入度太大、縮徑、塌孔現(xiàn)象，應(yīng)聯(lián)系勘察、設(shè)計(jì)單位采取增加跳打排數(shù)或其他處理措施。

成孔宜沿短向隔排跳打，由中間向兩邊或由有建筑物一側(cè)向無(wú)建筑一側(cè)進(jìn)行，共分四遍完成所在區(qū)域全部灰土樁作業(yè)，在灰土樁沉管成孔初始階段，宜采取低錘輕擊，待樁管沉入土中2m 深度時(shí)，若樁管垂直穩(wěn)定，再加大落距，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

注意基坑存在高低區(qū)時(shí)，高區(qū)基坑在開(kāi)挖時(shí)留足高區(qū)灰土樁施工工作面寬度，最少保證3m 寬，待高區(qū)分界部位樁施工完成后挖除工作面土方再行低區(qū)灰土樁作業(yè)。

（4）夾桿錘機(jī)械填料前必須先進(jìn)行空夯，夯實(shí)孔底至發(fā)出清脆聲音后方可填料，再進(jìn)行分層夯實(shí)。填料由專人負(fù)責(zé)，對(duì)填料的要注為土料有機(jī)含量不大于5%，含水量小于20%。作好每根樁的實(shí)際填料量記錄。填料一次需夯擊6～8 次以上方可繼續(xù)填料，嚴(yán)禁連續(xù)填料。

4.2 灌注樁施工

（1）灌注樁施工前先施工試、錨樁，確定成樁工藝參數(shù)后進(jìn)行工程樁施工，除確定成樁工藝參數(shù)處還有利于及早進(jìn)行承載力試樁。錨樁鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度與試樁表面平齊，錨樁混凝土澆筑比試樁頂?shù)?.8～1.0m，以免承載力試驗(yàn)時(shí)二次破樁，試驗(yàn)時(shí)樁間土開(kāi)挖至比試樁頂?shù)?.0m 位置，試驗(yàn)完成后二次開(kāi)挖并截樁至設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)頂部。

（2）灌注樁成孔采用旋挖機(jī)跳打成孔，成孔前除定位測(cè)量外，還需對(duì)樁頂?shù)仄簶?biāo)高進(jìn)行測(cè)量記錄，開(kāi)孔時(shí)應(yīng)低速慢鉆，以防擴(kuò)徑過(guò)大；在鉆進(jìn)過(guò)程中，勻速下鉆，以防擴(kuò)徑過(guò)大，且要少提動(dòng)鉆具，通過(guò)儀表盤(pán)初次確定好成孔深度，再用測(cè)繩對(duì)成孔深度進(jìn)行最終確定，如發(fā)現(xiàn)有塌孔等不良現(xiàn)象與設(shè)計(jì)研究處理。

（3）鋼筋制作宜在現(xiàn)場(chǎng)加工，按樁身長(zhǎng)度分為上、中、下三段，各段鋼筋籠主筋采用單面搭接焊進(jìn)行連接，鋼筋籠下料除考慮搭接長(zhǎng)度錯(cuò)開(kāi)35d 以外，還需考慮最大限度利用余料因素。注漿管比基坑地坪高50cm，并用油漆將樁頂及樁側(cè)標(biāo)識(shí)。

成孔后12 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行下籠作業(yè)，鋼筋籠吊裝由25T 汽車(chē)吊進(jìn)行，在孔口設(shè)置卡具在上、下段主筋完成連接后抽掉卡具，在上籠進(jìn)入孔內(nèi)頂面預(yù)留足錨固長(zhǎng)度后由卡具在孔口固定防止鋼筋籠下沉影響錨固長(zhǎng)度，一般主筋在孔口預(yù)留錨固長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)長(zhǎng)10～20cm。

（4）下籠完成后12 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行澆筑作業(yè)，澆筑作業(yè)前檢查注漿孔堵頭是否齊全，現(xiàn)場(chǎng)排漿水泵是否正常、水袋是否滿足最遠(yuǎn)排漿長(zhǎng)度需求。由汽車(chē)吊吊澆筑吊管至孔內(nèi)，首次澆筑時(shí)吊管埋入混凝土中不少于1m，過(guò)程中埋入長(zhǎng)度為2～6m。

（5）注漿作業(yè)應(yīng)在成樁兩天后進(jìn)行，樁身承載力檢測(cè)應(yīng)在后壓漿結(jié)束20d 后進(jìn)行，按先樁側(cè)再樁底順序注漿。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，可終止注漿：①注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；②注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%,且注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)。

5 地基處理效果檢驗(yàn)

復(fù)合樁基工程于2018年8月1日第一根灰土擠密樁開(kāi)始施工，2018.09.30日最后一根灌注樁注漿完成，全部工期為60 天，其中灰土樁20 天，灌注樁40 天,施工期間及時(shí)進(jìn)行了以下試驗(yàn);

灰土樁主要進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)，當(dāng)具體工程有要求，需進(jìn)行承載力試驗(yàn)。濕陷性試驗(yàn)在施工完成2 周進(jìn)行，抽樣數(shù)量按樁孔內(nèi)土為樁總數(shù)的1%，且不少于9 根，樁間土為樁總數(shù)的0.3%，且不少于3 根。

⑴根據(jù)探井樁體取樣試驗(yàn)結(jié)果，北區(qū)各受檢灰土擠密樁樁體灰土的壓實(shí)系數(shù)介于0.86～0.99 之間，系數(shù)離散性較大，平均壓實(shí)系數(shù)λc 為0.97。

南區(qū)各受檢灰土擠密樁樁體灰土的壓實(shí)系數(shù)介于0.90～0.99 之間，系數(shù)離散性較大，平均壓實(shí)系數(shù)λc 為0.97。

⑵根據(jù)探井樁間取樣試驗(yàn)結(jié)果，北區(qū)各受檢灰土擠密樁樁間土試樣的擠密系數(shù)介于0.81～0.99 之間，系數(shù)離散性較大，平均擠密系數(shù)ηc為0.94。

南區(qū)各受檢灰土擠密樁樁間土試樣的擠密系數(shù)介于0.83～0.99 之間，系數(shù)離散性較大，平均擠密系數(shù)ηc為0.94。

⑶根據(jù)探井取樣試驗(yàn)結(jié)果，本工程灰土擠密樁樁長(zhǎng)深度范圍內(nèi)地基土的自重濕陷量均0.0mm，濕陷性量介于0.0mm～49.5mm 之間，地基土的剩余濕陷量均小于50mm。

灌注樁除承載力試驗(yàn)外，還需對(duì)工程樁進(jìn)行低應(yīng)變樁身完整性檢查，抽檢數(shù)量不少于樁數(shù)的20%，且不少于10 根，樁身完整性檢查需在破樁后進(jìn)行。

（1）根據(jù)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果可知，本工程灌注樁在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件下的單樁豎向抗壓極限承載力為5600kN，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)樁試驗(yàn)結(jié)果，本工程所檢測(cè)的121 根樁均屬Ⅰ類樁，占抽檢樁總數(shù)的100%；本工程所抽檢的樁中未發(fā)現(xiàn)Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類樁。

6 復(fù)合樁基施工探究

由于復(fù)合樁基進(jìn)行地基處理可以采用多種樁基進(jìn)行組合，因此綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、工期、成本、施工技術(shù)水平等因素至關(guān)重要，如本項(xiàng)目在初期方案選擇時(shí)普考慮采用強(qiáng)夯加灌孔灌注樁地理處理方式，雖能大量節(jié)約工程成本，但考慮到臨近村鎮(zhèn)施工過(guò)程中噪音擾民，在當(dāng)前環(huán)保壓力空前加大的現(xiàn)實(shí)條件下付出社會(huì)成本更大，因此最終選擇本文所選地基處理方式。施工中如遇到?jīng)_溝等不良地質(zhì)環(huán)境時(shí)，可采取先對(duì)溝底擠密樁復(fù)合地基處理，對(duì)溝壁采取臺(tái)階處理，然后分層進(jìn)行沖溝回填，最后進(jìn)行大面積擠密樁處理，大面積擠密樁處理布樁時(shí)必須與溝底擠密樁進(jìn)行咬合，相互深入1～2m。

另外由于本工程為灰土樁與灌注樁復(fù)合地基，筆者建議如遇與本工程類似工程時(shí)，成孔可采用灌注樁機(jī)械旋挖機(jī)進(jìn)行成孔，孔位選擇時(shí)也盡量與灌注樁位置重合，如此可避免灰土樁試驗(yàn)后二次重復(fù)填孔，節(jié)省材料與工程成本，加快工程進(jìn)度。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)新建晉德幫醫(yī)藥物流項(xiàng)目7#庫(kù)復(fù)合樁基的工程實(shí)踐證明，在大面積倉(cāng)庫(kù)濕陷性黃土地基中應(yīng)用復(fù)合樁基，只要因地制宜，設(shè)計(jì)施工措施得當(dāng)，是可行的。復(fù)合樁基充分利用承臺(tái)下方擠密灰土樁分擔(dān)部分荷載，減小灌注樁所受荷載，從而達(dá)到減小樁徑與樁數(shù)，減小灌注樁施工過(guò)程中擠土效應(yīng)，在實(shí)踐中達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小工程造價(jià)目的。