杭州地區某商業綜合體樁基優化設計

楊慧昕+岑利凱

摘要：以杭州地區某商業綜合體為例，比較詳細地闡述了樁基優化設計的思路、方法和過程。文章通過具體數據的對比分析，引入了擠擴支盤樁這種比較適合本項目的樁型，并利用試樁數據作為設計依據這兩種優化方法，給工程帶來很好的經濟效益。

關鍵詞：樁基設計；結構優化；擠擴支盤樁；試樁數據

1工程概況

項目性質為商業綜合體，位于杭州市余杭區，地上部分由三幢19層、約99米高的高層建筑和2層裙樓組成，地下2層，其中地下二層為含平戰結合6級人防地下室。總建筑面積約17.2萬m2。

2工程地質情況

根據區域地質資料，擬建場地上部為全新世湖沼相沉積地層，中部為更新世海陸交互相沉積地層，下部為晚更新世陸相沉積地層，第四紀覆蓋層厚度一般為40~50米左右，基底為侏羅系蝕變霏細斑巖。

擬建場地工程地質層可分為七大層，代表性土質剖面見下圖。

單柱荷載特征值：裙房2500~4800KN，主樓15000~20000KN。

單柱水浮力（無裙房0.8米覆土）：4500 KN。

3樁基設計

按建筑總平面，室外自然地坪標高相當于黃海高程4.80米，擬建地下室，埋深約11.0m，基礎主要設置于③-1c層粉質粘土夾粉土層或③-２淤泥質粉質粘土層上，以上土層力學性質均不能滿足擬建建筑物對沉降變形的要求，因此針對本場地，天然地基無法滿足設計要求，應采用樁基礎。

未優化前（地堪單位建議值），裙房部分擬采用預應力管樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值：500樁徑為1200KN，600樁徑為1500KN，有效樁長為24米；主樓部分采用鉆孔灌注樁，以中風化凝灰巖為樁端持力層，單樁承載力特征值：800樁徑為4300KN，1000樁徑為6200KN。

裙房部分樁型優化分析：

因地下室埋深較大，采用預應力管樁需要“送樁”達到基礎底面標高，增加作業難度；又因應力管樁單承載力不高，總樁數多，導致的擠土效應明顯；因地下水位較高，大部分樁是抗拔樁，總樁長約24米，必然需要接樁，目前技術水平所限，預應力管樁抗拉接頭的質量難以保證，并且接頭處鋼筋裸露，容易發生銹蝕，存在安全隱患。綜上所述，首先排除了使用預應力管樁的方案。

若采用普通灌注樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值偏低，單柱均要4樁或5樁才能滿足承載力要求。成本比較高。

通過對場地土層情況的分析，我們認為采用擠擴支盤樁比較適合本項目。第一，從該場區土可以看出，該場區4-1、4-2、5-1、5-2、5-3都是工程性質比較好的土層，適于擠壓擴徑的土層比較厚，可以設置承力盤的土層數量和厚度都比較理想，可以充分發揮支盤樁把樁長范圍內好土層端承充分發揮的特點。此外，該土層部分區域含有夾層，采用支盤樁技術根據擠壓擴徑時的壓力表的讀數，結合地勘資料可以有效地掌握土層的變化情況，確保將擴徑點放在設計要求土層中，這樣就可以更有效地保證單樁承載力的均勻。第二，本項目地下水位接近地坪標高，對抗拔有較高要求。擠擴支盤樁技術由于其樁身多處擴徑的特點決定了其作為抗拔樁從受力機理角度具有很大的優越性。

擠擴支盤樁抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.6m，樁端持力層為5-1粉土層，樁底標高為-37.3m，樁頂標高暫定為-9.3，樁長暫定為28.0m，盤徑為1.4m，3盤。樁身砼標號為：C35，按裂縫寬度驗算結果配筋.

單樁抗拔承載力特征值Ra計算，計算公式：

R=QUK/2………………………………CECS192：2005 5.3.1

Uk =UΣλiqsi Li+ΣηqpjApj…………CECS192：20055.3.2

A側阻B盤阻

A=3.14*0.6*（4*11*0.65+3.5*8*0.7+7.9*28*0.75+（9.4-1.2*0.7）*21*0.7+（5.2-1.2*0.7*2）*24*0.75）

A=759.80KN

B1=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*400*0.95=477.28kN

B2=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.85=747.32 kN

B3=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.75=659.40 kN

Ra= 2643.8kN（取2600KN）

普通灌注樁型抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.80m，樁端持力層為11-a全風化凝灰巖層，樁底標高為-46.3m，樁頂標高暫定為-9.3m，樁長暫定為37m，樁身砼標號為：C35，其它按構造配筋

單樁抗壓承載力特征值Ra計算，計算公式：

Ra=3.14*0.8*（2*11+3.5*8+7.9*28+9.4*21+5.7*24+4*19+3.1*32+1.4*25）+3.14*0.4*0.4*1200=2651.67kN（Ra取2600kN）

相同承載力樁型經濟分析（按2012年定額）

名稱 樁型 樁身砼強度等級 單樁承載力特征值KN 單樁砼量 m3 最小布樁間距 m 單價元/m3 單樁造價 單樁節約造價

普通灌注樁 Φ800，樁長37米，入巖約1.5米 C35 2600 19.59 2.4 1000 19590 45%

擠擴支盤樁 Φ600，盤徑1.4m，3個盤，28米 C35 2600 9.24 2.1 1170 10811

經濟分析結論

1、本項目抗壓擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價45 %，經濟效益可觀；

2、本項目抗拔擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價30 %，計算略。

主樓部分樁型優化分析：

根據地質報告，主樓樁如果按照《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）5.3.9條規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = Quk/2=u∑qsia Li + 0.5ζr frk Ap，Φ800鉆孔灌注樁，樁長約41米，入中風化巖1.5米，計算結果為4800KN，而根據浙江省地方標準《工程建設巖土工程勘察規范》（DB 33/1065-2009）規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = up∑qsia Li +qpaAp，計算結果為4300KN，兩種算法均未達到樁身承載力極限。優化思路：根據經驗，地質報告的端阻及側阻均取值偏低，可以通過試樁進行判斷，并根據試樁結果確定單樁豎向承載力。

實際試樁結果如我們的預期，單樁豎向承載力特征值Ra達到6300 KN，綜合布樁及承臺等因素后節省基礎樁總價20 %。

綜上所述，此項目把優化的理念用在樁基設計中，帶來了比較好的經濟效益。

參考文獻

[1] 顧國榮.樁基優化設計與施工新技術[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[2] 盛寶婷等.擠擴支盤樁設計與施工及其技術要點[J].浙江建筑, 2006(02).

[3] 劉永超,鄭剛等.預應力混凝土管樁斜截面抗剪承載力試驗研究[J].建筑結構,2011(5).

[4] 周曉悅等.復雜樁端持力層下單樁承載力能力優化設計[J].建筑結構,2011(10).

摘要：以杭州地區某商業綜合體為例，比較詳細地闡述了樁基優化設計的思路、方法和過程。文章通過具體數據的對比分析，引入了擠擴支盤樁這種比較適合本項目的樁型，并利用試樁數據作為設計依據這兩種優化方法，給工程帶來很好的經濟效益。

關鍵詞：樁基設計；結構優化；擠擴支盤樁；試樁數據

1工程概況

項目性質為商業綜合體，位于杭州市余杭區，地上部分由三幢19層、約99米高的高層建筑和2層裙樓組成，地下2層，其中地下二層為含平戰結合6級人防地下室。總建筑面積約17.2萬m2。

2工程地質情況

根據區域地質資料，擬建場地上部為全新世湖沼相沉積地層，中部為更新世海陸交互相沉積地層，下部為晚更新世陸相沉積地層，第四紀覆蓋層厚度一般為40~50米左右，基底為侏羅系蝕變霏細斑巖。

擬建場地工程地質層可分為七大層，代表性土質剖面見下圖。

單柱荷載特征值：裙房2500~4800KN，主樓15000~20000KN。

單柱水浮力（無裙房0.8米覆土）：4500 KN。

3樁基設計

按建筑總平面，室外自然地坪標高相當于黃海高程4.80米，擬建地下室，埋深約11.0m，基礎主要設置于③-1c層粉質粘土夾粉土層或③-２淤泥質粉質粘土層上，以上土層力學性質均不能滿足擬建建筑物對沉降變形的要求，因此針對本場地，天然地基無法滿足設計要求，應采用樁基礎。

未優化前（地堪單位建議值），裙房部分擬采用預應力管樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值：500樁徑為1200KN，600樁徑為1500KN，有效樁長為24米；主樓部分采用鉆孔灌注樁，以中風化凝灰巖為樁端持力層，單樁承載力特征值：800樁徑為4300KN，1000樁徑為6200KN。

裙房部分樁型優化分析：

因地下室埋深較大，采用預應力管樁需要“送樁”達到基礎底面標高，增加作業難度；又因應力管樁單承載力不高，總樁數多，導致的擠土效應明顯；因地下水位較高，大部分樁是抗拔樁，總樁長約24米，必然需要接樁，目前技術水平所限，預應力管樁抗拉接頭的質量難以保證，并且接頭處鋼筋裸露，容易發生銹蝕，存在安全隱患。綜上所述，首先排除了使用預應力管樁的方案。

若采用普通灌注樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值偏低，單柱均要4樁或5樁才能滿足承載力要求。成本比較高。

通過對場地土層情況的分析，我們認為采用擠擴支盤樁比較適合本項目。第一，從該場區土可以看出，該場區4-1、4-2、5-1、5-2、5-3都是工程性質比較好的土層，適于擠壓擴徑的土層比較厚，可以設置承力盤的土層數量和厚度都比較理想，可以充分發揮支盤樁把樁長范圍內好土層端承充分發揮的特點。此外，該土層部分區域含有夾層，采用支盤樁技術根據擠壓擴徑時的壓力表的讀數，結合地勘資料可以有效地掌握土層的變化情況，確保將擴徑點放在設計要求土層中，這樣就可以更有效地保證單樁承載力的均勻。第二，本項目地下水位接近地坪標高，對抗拔有較高要求。擠擴支盤樁技術由于其樁身多處擴徑的特點決定了其作為抗拔樁從受力機理角度具有很大的優越性。

擠擴支盤樁抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.6m，樁端持力層為5-1粉土層，樁底標高為-37.3m，樁頂標高暫定為-9.3，樁長暫定為28.0m，盤徑為1.4m，3盤。樁身砼標號為：C35，按裂縫寬度驗算結果配筋.

單樁抗拔承載力特征值Ra計算，計算公式：

R=QUK/2………………………………CECS192：2005 5.3.1

Uk =UΣλiqsi Li+ΣηqpjApj…………CECS192：20055.3.2

A側阻B盤阻

A=3.14*0.6*（4*11*0.65+3.5*8*0.7+7.9*28*0.75+（9.4-1.2*0.7）*21*0.7+（5.2-1.2*0.7*2）*24*0.75）

A=759.80KN

B1=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*400*0.95=477.28kN

B2=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.85=747.32 kN

B3=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.75=659.40 kN

Ra= 2643.8kN（取2600KN）

普通灌注樁型抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.80m，樁端持力層為11-a全風化凝灰巖層，樁底標高為-46.3m，樁頂標高暫定為-9.3m，樁長暫定為37m，樁身砼標號為：C35，其它按構造配筋

單樁抗壓承載力特征值Ra計算，計算公式：

Ra=3.14*0.8*（2*11+3.5*8+7.9*28+9.4*21+5.7*24+4*19+3.1*32+1.4*25）+3.14*0.4*0.4*1200=2651.67kN（Ra取2600kN）

相同承載力樁型經濟分析（按2012年定額）

名稱 樁型 樁身砼強度等級 單樁承載力特征值KN 單樁砼量 m3 最小布樁間距 m 單價元/m3 單樁造價 單樁節約造價

普通灌注樁 Φ800，樁長37米，入巖約1.5米 C35 2600 19.59 2.4 1000 19590 45%

擠擴支盤樁 Φ600，盤徑1.4m，3個盤，28米 C35 2600 9.24 2.1 1170 10811

經濟分析結論

1、本項目抗壓擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價45 %，經濟效益可觀；

2、本項目抗拔擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價30 %，計算略。

主樓部分樁型優化分析：

根據地質報告，主樓樁如果按照《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）5.3.9條規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = Quk/2=u∑qsia Li + 0.5ζr frk Ap，Φ800鉆孔灌注樁，樁長約41米，入中風化巖1.5米，計算結果為4800KN，而根據浙江省地方標準《工程建設巖土工程勘察規范》（DB 33/1065-2009）規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = up∑qsia Li +qpaAp，計算結果為4300KN，兩種算法均未達到樁身承載力極限。優化思路：根據經驗，地質報告的端阻及側阻均取值偏低，可以通過試樁進行判斷，并根據試樁結果確定單樁豎向承載力。

實際試樁結果如我們的預期，單樁豎向承載力特征值Ra達到6300 KN，綜合布樁及承臺等因素后節省基礎樁總價20 %。

綜上所述，此項目把優化的理念用在樁基設計中，帶來了比較好的經濟效益。

參考文獻

[1] 顧國榮.樁基優化設計與施工新技術[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[2] 盛寶婷等.擠擴支盤樁設計與施工及其技術要點[J].浙江建筑, 2006(02).

[3] 劉永超,鄭剛等.預應力混凝土管樁斜截面抗剪承載力試驗研究[J].建筑結構,2011(5).

[4] 周曉悅等.復雜樁端持力層下單樁承載力能力優化設計[J].建筑結構,2011(10).

摘要：以杭州地區某商業綜合體為例，比較詳細地闡述了樁基優化設計的思路、方法和過程。文章通過具體數據的對比分析，引入了擠擴支盤樁這種比較適合本項目的樁型，并利用試樁數據作為設計依據這兩種優化方法，給工程帶來很好的經濟效益。

關鍵詞：樁基設計；結構優化；擠擴支盤樁；試樁數據

1工程概況

項目性質為商業綜合體，位于杭州市余杭區，地上部分由三幢19層、約99米高的高層建筑和2層裙樓組成，地下2層，其中地下二層為含平戰結合6級人防地下室。總建筑面積約17.2萬m2。

2工程地質情況

根據區域地質資料，擬建場地上部為全新世湖沼相沉積地層，中部為更新世海陸交互相沉積地層，下部為晚更新世陸相沉積地層，第四紀覆蓋層厚度一般為40~50米左右，基底為侏羅系蝕變霏細斑巖。

擬建場地工程地質層可分為七大層，代表性土質剖面見下圖。

單柱荷載特征值：裙房2500~4800KN，主樓15000~20000KN。

單柱水浮力（無裙房0.8米覆土）：4500 KN。

3樁基設計

按建筑總平面，室外自然地坪標高相當于黃海高程4.80米，擬建地下室，埋深約11.0m，基礎主要設置于③-1c層粉質粘土夾粉土層或③-２淤泥質粉質粘土層上，以上土層力學性質均不能滿足擬建建筑物對沉降變形的要求，因此針對本場地，天然地基無法滿足設計要求，應采用樁基礎。

未優化前（地堪單位建議值），裙房部分擬采用預應力管樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值：500樁徑為1200KN，600樁徑為1500KN，有效樁長為24米；主樓部分采用鉆孔灌注樁，以中風化凝灰巖為樁端持力層，單樁承載力特征值：800樁徑為4300KN，1000樁徑為6200KN。

裙房部分樁型優化分析：

因地下室埋深較大，采用預應力管樁需要“送樁”達到基礎底面標高，增加作業難度；又因應力管樁單承載力不高，總樁數多，導致的擠土效應明顯；因地下水位較高，大部分樁是抗拔樁，總樁長約24米，必然需要接樁，目前技術水平所限，預應力管樁抗拉接頭的質量難以保證，并且接頭處鋼筋裸露，容易發生銹蝕，存在安全隱患。綜上所述，首先排除了使用預應力管樁的方案。

若采用普通灌注樁，以⑤-1粘土為持力層，單樁承載力特征值偏低，單柱均要4樁或5樁才能滿足承載力要求。成本比較高。

通過對場地土層情況的分析，我們認為采用擠擴支盤樁比較適合本項目。第一，從該場區土可以看出，該場區4-1、4-2、5-1、5-2、5-3都是工程性質比較好的土層，適于擠壓擴徑的土層比較厚，可以設置承力盤的土層數量和厚度都比較理想，可以充分發揮支盤樁把樁長范圍內好土層端承充分發揮的特點。此外，該土層部分區域含有夾層，采用支盤樁技術根據擠壓擴徑時的壓力表的讀數，結合地勘資料可以有效地掌握土層的變化情況，確保將擴徑點放在設計要求土層中，這樣就可以更有效地保證單樁承載力的均勻。第二，本項目地下水位接近地坪標高，對抗拔有較高要求。擠擴支盤樁技術由于其樁身多處擴徑的特點決定了其作為抗拔樁從受力機理角度具有很大的優越性。

擠擴支盤樁抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.6m，樁端持力層為5-1粉土層，樁底標高為-37.3m，樁頂標高暫定為-9.3，樁長暫定為28.0m，盤徑為1.4m，3盤。樁身砼標號為：C35，按裂縫寬度驗算結果配筋.

單樁抗拔承載力特征值Ra計算，計算公式：

R=QUK/2………………………………CECS192：2005 5.3.1

Uk =UΣλiqsi Li+ΣηqpjApj…………CECS192：20055.3.2

A側阻B盤阻

A=3.14*0.6*（4*11*0.65+3.5*8*0.7+7.9*28*0.75+（9.4-1.2*0.7）*21*0.7+（5.2-1.2*0.7*2）*24*0.75）

A=759.80KN

B1=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*400*0.95=477.28kN

B2=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.85=747.32 kN

B3=3.14*（0.7*0.7-0.3*0.3）*700*0.75=659.40 kN

Ra= 2643.8kN（取2600KN）

普通灌注樁型抗壓單樁承載力計算：

樁徑為0.80m，樁端持力層為11-a全風化凝灰巖層，樁底標高為-46.3m，樁頂標高暫定為-9.3m，樁長暫定為37m，樁身砼標號為：C35，其它按構造配筋

單樁抗壓承載力特征值Ra計算，計算公式：

Ra=3.14*0.8*（2*11+3.5*8+7.9*28+9.4*21+5.7*24+4*19+3.1*32+1.4*25）+3.14*0.4*0.4*1200=2651.67kN（Ra取2600kN）

相同承載力樁型經濟分析（按2012年定額）

名稱 樁型 樁身砼強度等級 單樁承載力特征值KN 單樁砼量 m3 最小布樁間距 m 單價元/m3 單樁造價 單樁節約造價

普通灌注樁 Φ800，樁長37米，入巖約1.5米 C35 2600 19.59 2.4 1000 19590 45%

擠擴支盤樁 Φ600，盤徑1.4m，3個盤，28米 C35 2600 9.24 2.1 1170 10811

經濟分析結論

1、本項目抗壓擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價45 %，經濟效益可觀；

2、本項目抗拔擠擴支盤樁可比普通灌注樁節省基礎樁總價30 %，計算略。

主樓部分樁型優化分析：

根據地質報告，主樓樁如果按照《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）5.3.9條規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = Quk/2=u∑qsia Li + 0.5ζr frk Ap，Φ800鉆孔灌注樁，樁長約41米，入中風化巖1.5米，計算結果為4800KN，而根據浙江省地方標準《工程建設巖土工程勘察規范》（DB 33/1065-2009）規定，單樁豎向承載力特征值Ra可按下式估算：Ra = up∑qsia Li +qpaAp，計算結果為4300KN，兩種算法均未達到樁身承載力極限。優化思路：根據經驗，地質報告的端阻及側阻均取值偏低，可以通過試樁進行判斷，并根據試樁結果確定單樁豎向承載力。

實際試樁結果如我們的預期，單樁豎向承載力特征值Ra達到6300 KN，綜合布樁及承臺等因素后節省基礎樁總價20 %。

綜上所述，此項目把優化的理念用在樁基設計中，帶來了比較好的經濟效益。

參考文獻

[1] 顧國榮.樁基優化設計與施工新技術[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[2] 盛寶婷等.擠擴支盤樁設計與施工及其技術要點[J].浙江建筑, 2006(02).

[3] 劉永超,鄭剛等.預應力混凝土管樁斜截面抗剪承載力試驗研究[J].建筑結構,2011(5).

[4] 周曉悅等.復雜樁端持力層下單樁承載力能力優化設計[J].建筑結構,2011(10).