空間設計策劃案范文

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篇1

關鍵詞：巖溶發育；人工挖孔樁；平板載荷試驗

文獻標識碼：B

1 工程概況

本工程位于濟南市高新區，整個場區共包括12棟商住樓，分別為18層、24層、32層高層建筑，2層地下室，建筑高度53.20-103.20米，建筑占地面積為 73530㎡ ，總建筑面積為21萬㎡ 。本工程的抗震設防烈度為6度，設防類別為丙類，結構型式為剪力墻結構，抗震等級為三級［1］。場地類別為Ⅱ類，建筑物工程重要性等級為一～二級。

2 地質概況

2.1 區域地質

場區位于泰山隆起的西北翼［2］，大地構造上處于新華夏第二隆起帶的魯西隆起與新華夏第二沉降帶的魯西北坳陷的過渡帶，是以古生代為主體的北傾單斜構造。區域內地殼中生代燕山期強烈活動，形成了NNW向的馬山斷裂、平安店斷裂、千佛山斷裂、東塢斷裂和NNE向的炒米店斷裂、港溝斷裂等斷裂構造。區域穩定性與上述斷裂構造的復活性密切相關，其中與建筑場區相關的東塢斷裂和港溝斷裂為非活動性斷裂。

2.2場地巖土層分布特性

場地內各巖土層分布及特征自上而下分述如下（地層剖面見圖1）：

①雜填土（Q4ml）：灰色、雜色，松散，稍濕；層厚0.50-9.6m，平均2.80m。屬高壓縮性土。

②黃土（Q4pl+dl）：黃褐色，可塑～硬塑；平均層厚4.71m。屬中壓縮性土。

③粉質粘土（Q3pl+dl）：紅褐色、棕黃色，可塑～硬塑；層厚1.00-8.50m，平均2.90m。屬中壓縮性土。

④碎石混粉質粘土（Q3pl+dl）：灰褐色、紅褐色，中密，濕；層厚0.50-11.60m，平均3.54m。屬中壓縮性土。

⑤-1強風化白云質灰巖（O2）：青灰色，隱晶質結構，層狀構造，節理裂隙及溶溝、溶槽很發育，充填粘土及方解石脈。巖石堅硬程度［3］為較軟巖～較硬巖，巖石完整程度破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ～Ⅳ級。場區普遍分布，層厚1.20-18.40m，平均5.76m。

⑥-1強風化角礫狀泥灰巖（O2）：淺灰黃色，碎屑結構，層狀構造，溶孔較發育，呈蜂窩狀，溶孔主要沿角礫位置分布。巖石堅硬程度為極軟巖～軟巖，巖石完整程度極破碎～破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。場區普遍分布，平均層厚4.60m。

⑥-2中風化角礫狀泥灰巖（O2）：棕黃色，碎屑結構，層狀構造，巖石堅硬程度為軟巖～較軟巖，巖石完整程度較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ～Ⅳ級。平均厚度5.97m。

2.3 巖土參數

巖土主要參數取值見表1、表2：

各巖土層主要參數 表1

樁基設計巖土參數表 表2

3地基基礎方案

3.1天然地基方案可行性

以5#商住樓（地上32層，地下2層，剪力墻結構）為例，基地持力層為②層黃土，其承載力特征值fak=130 kPa，按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2011）中5.2.4式計算，修正后的承載力特征值fak=272 kPa。PK＞fak，不滿足承載力要求［4］，須對其進行地基處理或采用樁基礎。

3.2 樁基礎方案設計及分析

該場地巖石破碎，巖溶裂隙發育，若采用鉆孔灌注樁基礎，在施工過程中對漏漿及卡鉆的情況較難控制，成孔較困難。而本場地在勘察期間未見地下水，根據地區經驗，本場地的地下水主要為巖溶裂隙水，且水量較小，容易控制，對人工挖孔樁基本無影響［5］。

對濟南巖溶地區的高層建筑樁基礎的設計，設計院往往為了控制沉降及安全考慮，直接將樁端持力層做在中等風化的巖層內，且不考慮樁側摩阻力，按嵌巖樁進行計算。本例即采用人工挖孔樁，以⑥-2中風化角礫狀泥灰巖為樁端持力層，承載力特征值［5］Ra=4500KN，樁徑0.8m，樁長28.0-30.0m。

本例人工挖孔樁的設計從理論上計算是可行的，但是經過專家組論證，存在以下問題：

①樁長過長，樁徑較小，施工較困難且安全得不到保證；

②應適當考慮樁側阻力的作用。

專家組建議對樁基設計進行優化。

4樁基優化設計及檢測

4.1樁基優化的目的

為保證5#樓挖孔樁基施工可行，安全可控，擬對超長挖孔樁進行優化。考慮巖土工程勘察報告巖土層物理力學參數不理想，建議通過現場測試手段獲取樁基設計修正參數，同時也為后期項目積累經驗，提供數據，從而實現安全基礎上的優化。

4.2優化設計及檢測方案

原設計方案樁長較長，優化后的樁長設定為18m，為了實現在樁長變短的前提下不降低樁的承載力，擬采用擴底樁型式。原方案未考慮樁側阻力的作用，現方案擬進行樁側和樁端注漿，以提高安全儲備。

1、檢測點布置

在5#樓選擇4顆樁位進行相關實驗：①號點（41軸交F軸）、②號點（31軸交1/C軸）、③號點（9軸交1/C軸）、④號點（37軸交1/C軸），以上檢測點樁長均取18m。

2、檢測項目及目的

①物探檢測

在每根樁的樁底標高處采用雷達探測［6］，確認樁端持力層下5m范圍內［6］無溶洞及較大的裂隙。

②深層平板載荷實驗，確定樁端阻力，檢驗校核設計

在試樁挖至樁底標高（有效樁長18m）后，然后采用深層載荷板進行樁端持力層承載力檢驗，及時提供數據，校驗設計。

若深層載荷板檢驗數據較為理想，將檢測點樁位樁端擴大頭擴大至1.5米［5］，澆筑檢測點樁；如荷載板實驗結果不理想，通過樁身注漿，提高護壁與樁身摩阻力增加安全儲備。

③單樁承載力檢測，驗證優化結果，保證樁基安全

考慮單樁承載力值較大，靜載堆載工作量大，周期較長，成本較大，為加快速度，減少成本，擬采用靜力自平衡法和靜載兩種方法互相校驗的方式檢測樁基承載力。當檢測點樁位樁澆筑完成并達到強度后，對②、④號點進行自平衡檢測，對①、③號點進行靜載檢測。

監測點樁基承載力檢測過程中，對樁身側阻、樁端沉降進行檢測，為后續工程建設采用非嵌巖樁設計提供數據和經驗。

3、測試儀器布置

測試儀器根據檢測點周邊勘察孔確定，挖樁過程中請施工、勘察單位記錄不同巖土層的厚度，對檢測儀器安裝位置根據地層情況及時調整，以下標高只是示意，有待修正。

1）、①號試樁位于結構平面41軸與F軸的交點，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共5個截面，需10個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂對稱布置位移傳感器（2個）

2）、②號試樁位于結構平面圖的31軸與1/C軸的交點，采用自平衡檢測，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共5個截面，需10個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對稱布置位移傳感器（共6個）。

3）、③號試樁位于結構平面圖9軸與1/C軸的交點，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共7個截面，需14個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和加載箱上下頂面對稱布置位移傳感器（共6個）。

4）、④號試樁位于結構37軸與1/C軸的交點，采用自平衡檢測，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共個4截面，需8個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對稱布置位移傳感器（共6個）。

4、 數據分析

通過對4顆試樁的深層載荷板試驗，可以看出⑤-1層的樁端阻力標準值均大于3800kPa。在沒有進行樁側注漿的情況下，采用靜載荷試驗測出的擴底樁的單樁承載力特征值達到了設計要求。后期施工過程中和竣工后的沉降觀測結果表明建筑物沉降量和整體傾斜滿足規范要求。故本方案的優化設計是可靠的，且具有極大的經濟和工期優勢。

5 結語

（1）對于巖溶地區的高層建筑物的樁基礎，對單樁持力層采用物探方法探明其有無溶洞及大的裂隙是必要的和可靠的。

（2）對于巖溶地區的高層建筑物的樁基礎，可以強風化巖石作為樁端持力層，只要確認樁端下一定深度內無溶洞及大的裂隙，其單樁承載力能夠得到保證，且建筑物的沉降也能控制在規范要求的范圍內。

（3）擴底樁用于持力層較好、樁較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術經濟效益。

（4）人工挖孔樁設計，單樁承載力計算應考慮樁側阻力的發揮作用。

參考文獻：

［1］中華人民共和國建設部.GB50011-2010 建筑抗震設計規范 ［S］.2010.

［2］宋明清，王沛成，山東省區域地質［M］，濟南：山東省地圖出版社.2003.

［3］中華人民共和國建設部.GB50021-2001 巖土工程勘察規范 ［S］.2009年版.

［4］中華人民共和國建設部.GB50007-2011 建筑地基基礎設計規范 ［S］.2011.