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<p class="ql-block"> 白緯從事工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)四十多年，感覺(jué)自己的工作像是“工程匠”，并不需要多少創(chuàng)意，只要套用教科書(shū)與規(guī)范上的規(guī)定就可以了。</p><p class="ql-block"> 直到白緯在復(fù)合樁基設(shè)計(jì)與計(jì)算方面有所感悟后，才開(kāi)始感覺(jué)自己這個(gè)工程師可以說(shuō)是名副其實(shí)的了。</p><p class="ql-block"> 本文介紹白緯參加浙北強(qiáng)風(fēng)化巖層地區(qū)樁基優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)與探討。</p><p class="ql-block">?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 2005年，設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的浙北地區(qū)某市富康高層住宅小區(qū)工程，由白緯參加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的校核。</p><p class="ql-block"> 富康高層住宅小區(qū)工程的地面以下是厚度45～50米左右的淤泥質(zhì)黏土與粉質(zhì)黏土，其下是厚度10~15米左右的圓礫與卵石層，然后是厚度15米左右的全風(fēng)化花崗巖、厚度5米左右的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，最后才是中風(fēng)化花崗巖。</p><p class="ql-block">?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 一、一期工程抗浮樁設(shè)計(jì)爭(zhēng)議</p><p class="ql-block" style="text-align: justify;"> 富康高層住宅小區(qū)的一期工程為六幢二十四層住宅，整個(gè)小區(qū)地下設(shè)置一層地下室。</p> <p class="ql-block"> 一期工程地質(zhì)勘察報(bào)告的“結(jié)論與建議”建議采用中風(fēng)化花崗巖作為樁端持力層，采用0.8米直徑的鉆孔灌注樁；建議抗浮樁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁或鉆孔灌注樁。</p><p class="ql-block"> 一期工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人宋工依照地質(zhì)勘察報(bào)告的“結(jié)論與建議”，對(duì)二十四層住宅主樓的樁基，采用0.8米直徑、70米長(zhǎng)的鉆孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖；對(duì)各幢高層住宅之間的外擴(kuò)地下室抗浮樁采用0.55米直徑，長(zhǎng)50米的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，抗拔承載力90噸。</p><p class="ql-block"> 白緯看了設(shè)計(jì)圖后，認(rèn)為主樓的樁基設(shè)計(jì)部分雖然沒(méi)有考慮地下水浮力的影響，但也算是中規(guī)中矩，但是抗浮樁的設(shè)計(jì)明顯有問(wèn)題，一是管樁的單樁抗拔承載力取值太高，二是外擴(kuò)地下室的抗浮計(jì)算值明顯偏大。等到仔細(xì)查看了宋工的結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)后，就心中有數(shù)了，于是請(qǐng)宋工來(lái)解釋他的抗浮樁設(shè)計(jì)思路。</p><p class="ql-block"> 宋工解釋說(shuō)：“這個(gè)工程外擴(kuò)地下室的抗浮計(jì)算是按地下室底板與側(cè)墻板完成、地下水位達(dá)到室外地坪標(biāo)高的最危險(xiǎn)情況算出來(lái)的。按每根柱下布置一根抗拔樁，因此單樁抗拔承載力就需要達(dá)到90噸。比采用鉆孔灌注樁作抗拔樁要降低50%?！?lt;/p><p class="ql-block"> 白緯指出：“第一點(diǎn)，宋工假設(shè)的抗浮計(jì)算這種工況實(shí)際上是不大可能出現(xiàn)，因?yàn)榍疤崾潜┯昊蚝樗u來(lái)時(shí)，工地上卻必須保證敞開(kāi)的地下室內(nèi)沒(méi)有進(jìn)水，難道是在敞開(kāi)的地下室頂上加蓋了一頂大帳篷？即使出現(xiàn)地下室頂板尚未施工時(shí)，井點(diǎn)抽水因故停止，而地下水位達(dá)到室外地坪標(biāo)高的最危險(xiǎn)情況，只要往地下室灌水就能夠解決問(wèn)題了。因此完全沒(méi)有必要設(shè)置抗拔承載力這么高的抗浮樁。</p><p class="ql-block"> “第二點(diǎn)，按你們的設(shè)計(jì)圖，管樁作為抗拔樁增加6根直徑25毫米的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，并焊接在端板上；50米長(zhǎng)的管樁有5節(jié)，對(duì)端板之間的焊接也要滿足抗拔要求。現(xiàn)在可以估算了一下，每根鋼筋與端板的焊接長(zhǎng)度為 875毫米，6根鋼筋與端板的焊接長(zhǎng)度為共5.25米，端板上根本就擠不下！還有，每根50米長(zhǎng)的抗浮管樁分成5節(jié)，有4對(duì)端板要相互進(jìn)行焊接，焊接要求最高能夠承受500噸的拉力；所有的抗浮樁加起來(lái)有上千個(gè)管樁接頭，這種焊接要求根本是不可能達(dá)到的。我打聽(tīng)了一下，管樁廠說(shuō)生產(chǎn)這樣的管樁幾乎是不可能的，一定要定做的話，造價(jià)肯定會(huì)很高的；施工單位說(shuō)，這么高的端板焊接要求，單獨(dú)做十根八根還是能夠做出來(lái)了，大規(guī)模的做根本就是騙人。</p><p class="ql-block"> “因此，我認(rèn)為抗浮計(jì)算的工況還是按地下室全部完成、地下水位達(dá)到室外地坪標(biāo)高的工況進(jìn)行計(jì)算；萬(wàn)一施工階段出現(xiàn)井點(diǎn)抽水停止、地下室尚未完工的情況，就要求施工單位往地下室灌水?？垢犊梢钥紤]采用直徑0.426米的沉管灌注樁，造價(jià)應(yīng)該比鉆孔灌注樁低得多了。”</p><p class="ql-block"> 大家討論下來(lái)，決定采用白緯的建議。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> </p><p class="ql-block"> 二、二期工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)爭(zhēng)議</p><p class="ql-block" style="text-align:justify;"> 富康高層住宅小區(qū)的二期工程為十五幢十八層住宅，整個(gè)小區(qū)地下設(shè)置一層地下室。</p> <p class="ql-block"> 二期工程地質(zhì)勘察報(bào)告的“結(jié)論與建議”同樣建議采用中風(fēng)化花崗巖作為樁端持力層，采用0.8米直徑的鉆孔灌注樁；建議抗浮樁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁或鉆孔灌注樁。</p><p class="ql-block"> 設(shè)計(jì)二期工程的是楊工，她汲取了一期工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在初步設(shè)計(jì)時(shí)，擬對(duì)二期工程的十八層住宅采用0.8米直徑、70米長(zhǎng)的鉆孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖；對(duì)各幢高層住宅之間的外擴(kuò)地下室抗浮樁采用直徑0.426米、40米長(zhǎng)的的沉管灌注樁。</p><p class="ql-block"> 業(yè)主正好在此時(shí)來(lái)設(shè)計(jì)院，反應(yīng)一個(gè)大問(wèn)題，就是一期工程的鉆孔灌注樁施工進(jìn)度很慢，嚴(yán)重影響整個(gè)工程的施工進(jìn)度。</p><p class="ql-block"> 同來(lái)的施工單位技術(shù)人員說(shuō)：“主要原因是鉆頭鉆進(jìn)到中風(fēng)化花崗巖時(shí)，一個(gè)小時(shí)只能鉆進(jìn)不到１厘米，而且鉆頭磨損嚴(yán)重，差不多鉆一根樁后就必須換鉆頭，成本太高了。”</p><p class="ql-block"> 白緯在旁插話說(shuō)：“你們用的是合金鋼鉆頭吧？換金剛石鉆頭鉆進(jìn)速度一定會(huì)快的?！?lt;/p><p class="ql-block"> 施工單位技術(shù)人員說(shuō)：“原來(lái)你是內(nèi)行啊。確實(shí)用的是合金鋼鉆頭，但是我們整個(gè)公司都沒(méi)有用過(guò)金剛石鉆頭，因此沒(méi)有這種鉆頭?！?lt;/p><p class="ql-block"> 白緯說(shuō)：“我以前在地質(zhì)隊(duì)干過(guò)。關(guān)于這個(gè)工程的樁施工問(wèn)題，我個(gè)人的意見(jiàn)是，這種長(zhǎng)度達(dá)到70米長(zhǎng)的鉆孔灌注樁，實(shí)際上主要是摩擦樁了，端阻力已經(jīng)不是關(guān)鍵因素。因此建議先選幾根達(dá)到靜載荷試樁要求的樁，進(jìn)行靜載荷試樁，并且必須壓到極限承載力，估計(jì)壓樁結(jié)果將遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值。如果結(jié)果如我所料，則可以將樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖0.8米的要求，修改為進(jìn)入0.1米?！?lt;/p><p class="ql-block"> 業(yè)主與施工單位接受了白緯的建議。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 注：后續(xù)結(jié)果正如白緯所料，于是設(shè)計(jì)院總工決定對(duì)富康高層住宅小區(qū)整個(gè)工程的鉆孔灌注樁施工要求，都修改成樁端進(jìn)入0.1米。</p><p class="ql-block">?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 這次業(yè)主來(lái)設(shè)計(jì)院的另一個(gè)主要目的，是對(duì)十八層高層住宅的樁基設(shè)計(jì)提出意見(jiàn)，他說(shuō)：“現(xiàn)在采用鉆孔灌注樁的進(jìn)度無(wú)論如何也快不起來(lái)。我們工程附近的威遠(yuǎn)小區(qū)都是十三層的小高層住宅，采用的是50米長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力管樁，樁端持力層就是圓礫與卵石層。現(xiàn)在已經(jīng)竣工兩年多了，竣工時(shí)實(shí)測(cè)沉降量一般都在2厘米以內(nèi)，雖然沒(méi)有進(jìn)行長(zhǎng)期沉降觀測(cè)，但現(xiàn)在目測(cè)沉降量幾乎沒(méi)有多少發(fā)展。我們這里的十三、四層高層住宅基礎(chǔ)，一般都是采用預(yù)應(yīng)力管樁的，至今沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題的?，F(xiàn)在請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院考慮一下，我們的二期工程能否采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)？”</p><p class="ql-block"> 設(shè)計(jì)院為此組織論證會(huì)。二期工程的結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人楊工說(shuō)：“現(xiàn)在最主要的問(wèn)題是，我用JCCAD軟件計(jì)算了一幢采用50米長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力管樁的十八層住宅沉降，計(jì)算值達(dá)到25厘米，超過(guò)規(guī)范規(guī)定。這一點(diǎn)不解決的話，實(shí)際沉降結(jié)果先不說(shuō)，設(shè)計(jì)審查是通不過(guò)的?！?lt;/p><p class="ql-block"> 白緯說(shuō)：“我曾在上海設(shè)計(jì)單位工作過(guò)十一年，遇到過(guò)類似豐盛苑這樣‘淺埋硬土’的樁基工程。如上海閘北區(qū)三幢廿層住宅，在地面以下7.5米處為9米厚的中密—密實(shí)狀態(tài)粉細(xì)砂，粉細(xì)砂層下為8.5米厚粉質(zhì)黏土，良好的樁端持力層在地面以下25米處。采用8米長(zhǎng)的預(yù)制鋼筋混凝土方樁，建成后進(jìn)行長(zhǎng)期沉降觀測(cè)，實(shí)測(cè)推算最終沉降為34厘米。</p><p class="ql-block"> “而與這三幢廿層住宅隔路相望、相距僅數(shù)百米處，我在上海工作的設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了一幢八層（局部十層）辦公樓，地質(zhì)條件與廿層住宅類似，采用6.5米長(zhǎng)的預(yù)制鋼筋混凝土方樁，竣工時(shí)實(shí)測(cè)沉降小于2厘米。４年后我曾去過(guò)現(xiàn)場(chǎng)，看不出這幢辦公樓的沉降有繼續(xù)發(fā)展的任何跡象。</p><p class="ql-block"> “后來(lái)我又收集了上海的21例‘淺埋硬土層’工程實(shí)例，發(fā)現(xiàn)‘淺埋硬土層’地區(qū)樁基沉降計(jì)算的精度，與‘淺埋硬土層’的厚度有關(guān)，厚度越大，沉降計(jì)算值越偏大。?當(dāng)‘淺埋硬土層’厚度大于5米，6~7層住宅的樁基沉降計(jì)算值明顯大于實(shí)測(cè)推算最終沉降值；當(dāng)‘淺埋硬土層’厚度接近10米時(shí)，10層以下住宅的樁基沉降計(jì)算值明顯大于實(shí)測(cè)推算最終沉降值。</p><p class="ql-block"> “現(xiàn)在業(yè)主提供的威遠(yuǎn)小區(qū)地下‘淺埋硬土層’厚度為10~15米，十三層住宅的樁基實(shí)測(cè)沉降值遠(yuǎn)小于計(jì)算值。由此可見(jiàn)豐盛苑的樁基沉降計(jì)算，也可以參考當(dāng)?shù)氐膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正。何況卵礫石層樁基礎(chǔ)的沉降收斂速度遠(yuǎn)快于軟土樁基礎(chǔ)。因此，即使豐盛苑二期工程的實(shí)際最終沉降達(dá)到10厘米左右，也可以考慮在施工階段完成了70～80%的最終沉降量。這樣的話，只要在主樓與外擴(kuò)地下室之間設(shè)置后澆帶，并在整個(gè)工程完工時(shí)澆筑后澆帶，并在配筋計(jì)算時(shí)考慮沉降差，就能夠滿足要求的。”</p><p class="ql-block"> 設(shè)計(jì)院總師室討論下來(lái)，決定接受業(yè)主的意見(jiàn)，對(duì)二期工程采用50米長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力管樁，樁端持力層就是圓礫與卵石層，并要求工程竣工后還要進(jìn)行沉降觀測(cè)；關(guān)于沉降計(jì)算方面的問(wèn)題，由業(yè)主出面與設(shè)計(jì)審查人進(jìn)行溝通。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 富康高層住宅小區(qū)二期工程竣工時(shí)的實(shí)測(cè)沉降值為２厘米左右，竣工后的沉降觀測(cè)延續(xù)了兩年，實(shí)測(cè)推算最終沉降值不超過(guò)4厘米。</p><p class="ql-block"> 二期工程的管樁樁基造價(jià)比原定的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)降低45％左右，而且建設(shè)工期所縮短了四五個(gè)月。業(yè)主表示非常滿意。</p><p class="ql-block">?</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 三、感想</p><p class="ql-block"> 由于碎石土、卵礫石、全風(fēng)化巖與強(qiáng)風(fēng)化巖均很難取得不擾動(dòng)土樣，并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)求得其壓縮性等工程特性數(shù)據(jù)。因此，計(jì)算高層建筑卵礫石層樁基沉降所需的計(jì)算參數(shù)之獲取，存在著天然的困難，一時(shí)難以得到完美的結(jié)果。</p><p class="ql-block"> 由此可見(jiàn)，高層建筑卵礫石層樁基的沉降計(jì)算，應(yīng)該在長(zhǎng)期沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的支持下，取得適合本地地質(zhì)情況的沉降計(jì)算修正系數(shù)。</p><p class="ql-block"> 不過(guò)，由于卵礫石層樁基的沉降收斂遠(yuǎn)快于軟土地基，因此一般只要進(jìn)行三～五年的沉降觀測(cè)，就能夠獲得合適的結(jié)果。</p><p class="ql-block" style="text-align: justify;">?</p>