空间设计策划案范文

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篇1

关键词：岩溶发育；人工挖孔桩；平板载荷试验

文献标识码：B

1 工程概况

本工程位于济南市高新区，整个场区共包括12栋商住楼，分别为18层、24层、32层高层建筑，2层地下室，建筑高度53.20-103.20米，建筑占地面积为 73530㎡ ，总建筑面积为21万㎡ 。本工程的抗震设防烈度为6度，设防类别为丙类，结构型式为剪力墙结构，抗震等级为三级［1］。场地类别为Ⅱ类，建筑物工程重要性等级为一～二级。

2 地质概况

2.1 区域地质

场区位于泰山隆起的西北翼［2］，大地构造上处于新华夏第二隆起带的鲁西隆起与新华夏第二沉降带的鲁西北坳陷的过渡带，是以古生代为主体的北倾单斜构造。区域内地壳中生代燕山期强烈活动，形成了NNW向的马山断裂、平安店断裂、千佛山断裂、东坞断裂和NNE向的炒米店断裂、港沟断裂等断裂构造。区域稳定性与上述断裂构造的复活性密切相关，其中与建筑场区相关的东坞断裂和港沟断裂为非活动性断裂。

2.2场地岩土层分布特性

场地内各岩土层分布及特征自上而下分述如下（地层剖面见图1）：

①杂填土（Q4ml）：灰色、杂色，松散，稍湿；层厚0.50-9.6m，平均2.80m。属高压缩性土。

②黄土（Q4pl+dl）：黄褐色，可塑～硬塑；平均层厚4.71m。属中压缩性土。

③粉质粘土（Q3pl+dl）：红褐色、棕黄色，可塑～硬塑；层厚1.00-8.50m，平均2.90m。属中压缩性土。

④碎石混粉质粘土（Q3pl+dl）：灰褐色、红褐色，中密，湿；层厚0.50-11.60m，平均3.54m。属中压缩性土。

⑤-1强风化白云质灰岩（O2）：青灰色，隐晶质结构，层状构造，节理裂隙及溶沟、溶槽很发育，充填粘土及方解石脉。岩石坚硬程度［3］为较软岩～较硬岩，岩石完整程度破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。场区普遍分布，层厚1.20-18.40m，平均5.76m。

⑥-1强风化角砾状泥灰岩（O2）：浅灰黄色，碎屑结构，层状构造，溶孔较发育，呈蜂窝状，溶孔主要沿角砾位置分布。岩石坚硬程度为极软岩～软岩，岩石完整程度极破碎～破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。场区普遍分布，平均层厚4.60m。

⑥-2中风化角砾状泥灰岩（O2）：棕黄色，碎屑结构，层状构造，岩石坚硬程度为软岩～较软岩，岩石完整程度较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。平均厚度5.97m。

2.3 岩土参数

岩土主要参数取值见表1、表2：

各岩土层主要参数 表1

桩基设计岩土参数表 表2

3地基基础方案

3.1天然地基方案可行性

以5#商住楼（地上32层，地下2层，剪力墙结构）为例，基地持力层为②层黄土，其承载力特征值fak=130 kPa，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）中5.2.4式计算，修正后的承载力特征值fak=272 kPa。PK＞fak，不满足承载力要求［4］，须对其进行地基处理或采用桩基础。

3.2 桩基础方案设计及分析

该场地岩石破碎，岩溶裂隙发育，若采用钻孔灌注桩基础，在施工过程中对漏浆及卡钻的情况较难控制，成孔较困难。而本场地在勘察期间未见地下水，根据地区经验，本场地的地下水主要为岩溶裂隙水，且水量较小，容易控制，对人工挖孔桩基本无影响［5］。

对济南岩溶地区的高层建筑桩基础的设计，设计院往往为了控制沉降及安全考虑，直接将桩端持力层做在中等风化的岩层内，且不考虑桩侧摩阻力，按嵌岩桩进行计算。本例即采用人工挖孔桩，以⑥-2中风化角砾状泥灰岩为桩端持力层，承载力特征值［5］Ra=4500KN，桩径0.8m，桩长28.0-30.0m。

本例人工挖孔桩的设计从理论上计算是可行的，但是经过专家组论证，存在以下问题：

①桩长过长，桩径较小，施工较困难且安全得不到保证；

②应适当考虑桩侧阻力的作用。

专家组建议对桩基设计进行优化。

4桩基优化设计及检测

4.1桩基优化的目的

为保证5#楼挖孔桩基施工可行，安全可控，拟对超长挖孔桩进行优化。考虑岩土工程勘察报告岩土层物理力学参数不理想，建议通过现场测试手段获取桩基设计修正参数，同时也为后期项目积累经验，提供数据，从而实现安全基础上的优化。

4.2优化设计及检测方案

原设计方案桩长较长，优化后的桩长设定为18m，为了实现在桩长变短的前提下不降低桩的承载力，拟采用扩底桩型式。原方案未考虑桩侧阻力的作用，现方案拟进行桩侧和桩端注浆，以提高安全储备。

1、检测点布置

在5#楼选择4颗桩位进行相关实验：①号点（41轴交F轴）、②号点（31轴交1/C轴）、③号点（9轴交1/C轴）、④号点（37轴交1/C轴），以上检测点桩长均取18m。

2、检测项目及目的

①物探检测

在每根桩的桩底标高处采用雷达探测［6］，确认桩端持力层下5m范围内［6］无溶洞及较大的裂隙。

②深层平板载荷实验，确定桩端阻力，检验校核设计

在试桩挖至桩底标高（有效桩长18m）后，然后采用深层载荷板进行桩端持力层承载力检验，及时提供数据，校验设计。

若深层载荷板检验数据较为理想，将检测点桩位桩端扩大头扩大至1.5米［5］，浇筑检测点桩；如荷载板实验结果不理想，通过桩身注浆，提高护壁与桩身摩阻力增加安全储备。

③单桩承载力检测，验证优化结果，保证桩基安全

考虑单桩承载力值较大，静载堆载工作量大，周期较长，成本较大，为加快速度，减少成本，拟采用静力自平衡法和静载两种方法互相校验的方式检测桩基承载力。当检测点桩位桩浇筑完成并达到强度后，对②、④号点进行自平衡检测，对①、③号点进行静载检测。

监测点桩基承载力检测过程中，对桩身侧阻、桩端沉降进行检测，为后续工程建设采用非嵌岩桩设计提供数据和经验。

3、测试仪器布置

测试仪器根据检测点周边勘察孔确定，挖桩过程中请施工、勘察单位记录不同岩土层的厚度，对检测仪器安装位置根据地层情况及时调整，以下标高只是示意，有待修正。

1）、①号试桩位于结构平面41轴与F轴的交点，采用静载荷试桩，在土层交界面处及桩底上0.5米的截面对称设置两个钢筋应力计，共5个截面，需10个为钢筋应力计，布置情况如图。在桩顶对称布置位移传感器（2个）

2）、②号试桩位于结构平面图的31轴与1/C轴的交点，采用自平衡检测，在土层交界面处及桩底上0.5米的截面对称设置两个钢筋应力计，共5个截面，需10个为钢筋应力计，布置情况如图。在桩顶和荷载箱上、下面对称布置位移传感器（共6个）。

3）、③号试桩位于结构平面图9轴与1/C轴的交点，采用静载荷试桩，在土层交界面处及桩底上0.5米的截面对称设置两个钢筋应力计，共7个截面，需14个为钢筋应力计，布置情况如图。在桩顶和加载箱上下顶面对称布置位移传感器（共6个）。

4）、④号试桩位于结构37轴与1/C轴的交点，采用自平衡检测，在土层交界面处及桩底上0.5米的截面对称设置两个钢筋应力计，共个4截面，需8个为钢筋应力计，布置情况如图。在桩顶和荷载箱上、下面对称布置位移传感器（共6个）。

4、 数据分析

通过对4颗试桩的深层载荷板试验，可以看出⑤-1层的桩端阻力标准值均大于3800kPa。在没有进行桩侧注浆的情况下，采用静载荷试验测出的扩底桩的单桩承载力特征值达到了设计要求。后期施工过程中和竣工后的沉降观测结果表明建筑物沉降量和整体倾斜满足规范要求。故本方案的优化设计是可靠的，且具有极大的经济和工期优势。

5 结语

（1）对于岩溶地区的高层建筑物的桩基础，对单桩持力层采用物探方法探明其有无溶洞及大的裂隙是必要的和可靠的。

（2）对于岩溶地区的高层建筑物的桩基础，可以强风化岩石作为桩端持力层，只要确认桩端下一定深度内无溶洞及大的裂隙，其单桩承载力能够得到保证，且建筑物的沉降也能控制在规范要求的范围内。

（3）扩底桩用于持力层较好、桩较短的端承型灌注桩，可取得较好的技术经济效益。

（4）人工挖孔桩设计，单桩承载力计算应考虑桩侧阻力的发挥作用。

参考文献：

［1］中华人民共和国建设部.GB50011-2010 建筑抗震设计规范 ［S］.2010.

［2］宋明清，王沛成，山东省区域地质［M］，济南：山东省地图出版社.2003.

［3］中华人民共和国建设部.GB50021-2001 岩土工程勘察规范 ［S］.2009年版.

［4］中华人民共和国建设部.GB50007-2011 建筑地基基础设计规范 ［S］.2011.