某地下車庫抗拔樁優化設計及分析

孟 華

(上海鐵路房地產開發經營有限公司，上海 200070)

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某地下車庫抗拔樁優化設計及分析

孟 華

(上海鐵路房地產開發經營有限公司，上海 200070)

根據某地下車庫樁基施工中遇到的困難，重新調整和計算了抗拔樁的樁基設計參數和豎向承載力，并通過現場試樁靜載荷試驗，重新確定了實際的樁基承載力，據此優化和調整了樁基設計方案，最終節約了工程造價，取得了良好的經濟效益。

抗拔樁，樁基，靜載荷試驗，優化設計

1 工程概況

某定銷商品房項目位于江蘇省昆山市312國道附近，原為農場，周邊無重要保護建筑和道路，項目設有1層地下車庫，埋深約5.0 m。由于區域地下水水位較高，根據規范地下車庫具有抗浮設計要求，在抗浮設計中采用樁進行抗浮最為普遍，抗拔樁的選型主要根據工程地質條件情況，施工條件和周圍環境等來確定[1]，一般而言，抗拔樁可選用灌注樁或預制樁。結合本項目特點，擬采用ZH-45-16C預制實心方樁作為抗拔樁，采用錘擊施工， 樁頂絕對標高為-2.40 m，樁端持力層選擇第⑦層粉質粘土，工程樁有效樁長為16.0 m，單樁豎向抗拔承載力設計值為600 kN，總樁數為1 487根。

2 擬建場地工程地質條件

根據該項目巖土工程勘察報告，擬建場地地貌形態單一，地貌單元屬長江三角洲沖積平原，場地地形平坦，一般地面標高在1.36 m～2.68 m之間。根據地基土的成因、年代及物理力學性質，場地勘察范圍內的土體主要為第四系沉積物，主要為粘性土、淤泥質土、粉土，本場地土層分布情況如表1所示，場地典型地層及靜力觸探(Ps)曲線如圖1所示[2]。

表1 場地地層參數表

3 原抗拔樁設計及施工

根據樁基參數及地層條件，設計單位參照JGJ 94—2008建筑樁基技術規范第5.4.5和第5.4.6條規定，單樁豎向抗拔樁承載力設計值計算公式如下[3]：

Nk≤Tgk/2+Ggp=(∑λiqsikuili)/2+Ggp。

以圖1的地層條件為例，計算本工程的單樁豎向抗拔承載力設計值為610 kN，原樁基設計方案可滿足地下車庫抗浮需要，符合規范要求。通過審圖后現場開始實施工程樁施工，樁基施工采用的是錘擊施工。在初始沉樁過程中，發現沉樁十分困難，無法沉樁到位，部分樁頭破損，先行施工的10組工程樁均有5.0 m～6.0 m樁長無法貫入到設計標高，考慮到工程風險，現場停止施工。

4 抗拔樁優化設計

為確保本工程順利開展，建設單位邀請相關參建單位及咨詢單位對該地下車庫的抗拔樁施工提供建議，并對抗拔樁設計進行咨詢工作，以確定合理的樁型及樁長，控制好工程風險。

通過分析場地工程地質條件和結合類似工作經驗，各方一致認為擬建場地淺部土層主要以軟～可塑的粘性土、流塑的淤泥質土為主，第⑤層土以上的土層沉樁困難不大，但由于第⑤層主要為中密狀的粉土，第⑥層主要為中密狀的粉砂，原設計抗拔樁樁長16.0 m，需穿越第⑤層土和第⑥層土，進入第⑦層土約5.0 m以上，這樣沉樁就會遇到較大阻力，沉樁會十分困難，出現樁基無法貫入到設計標高的現象是正常的，一般此類情況可考慮引孔施工，但引孔施工造價較高且有可能造成樁側摩阻力損失，有一定的工程風險，建議根據現場實際情況調整樁基設計。

本項目巖土工程勘察報告中給出的各土層中預制樁樁側極限摩阻力標準值、樁端極限端阻力標準值以及抗拔承載力系數，這些參數都是符合規范要求的。

由于地基土為非均質體，均勻性差，土性變化較大， 土體力學性能指標較為離散，規范推薦參數時綜合考慮了不同場地的統計變異系數，并使單樁承載力計算具有統計意義上的保證率[4]。為保證有較高的可靠度， 現行勘察規范規定的樁基設計參數經驗取值和據此估算確定的樁基承載能力，一般均小于樁基實際具有的承載能力。這一點得到了大量驗證性試樁成果和一定數量破壞性試樁成果(以獲取樁的實際承載力為目的的樁基承載能力檢測試驗)的驗證。另外，地基土樁基承載能力與具體樁基方案有一定相關性，如樁端土端阻力的發揮與樁端進入持力層深度有關，而樁端阻力的發揮又對樁側土側阻力的發揮有一定影響。考慮到此類影響，根據現場初始的沉樁數據，按勘察報告提供的參數估算的單樁豎向承載力有一定潛力可挖，從實踐中看，根據土體原位測試指標如靜力觸探和標準貫入試驗成果等并結合類似工程試樁成果，可適當優化并提高各土層的樁基設計參數[5]。

JGJ 94—2008建筑樁基技術規范的第5.3條第2款規定，可根據靜力觸探資料確定預制樁的單樁豎向極限承載力，預制樁樁側極限側摩阻力標準值可按下列公式確定：

粘性土：

當Ps≤1 000 kPa時，fs=Ps/20；

當Ps>1 000 kPa時，fs=0.025Ps+25。

粉性土及砂土：

fs=Ps/50。

根據上述規范公式，咨詢單位建議本項目抗拔樁樁基深度范圍內的土層的單樁豎向承載力計算參數可按表2取值，同時樁長由16.0 m減短為10.0 m，布樁形式和樁基數量不變，以減少結構設計和審圖工作量。

表2 建議樁基參數計算表

參照規范公式，仍以圖1的地層條件為例，優化后的單樁抗拔樁承載力設計值計算為617 kN，樁基優化設計方案可滿足地下車庫抗浮需要，也符合規范要求。為了準確確定該工程抗拔樁的豎向抗拔承載力，各方一致建議本工程應通過現場靜載荷試驗來確定優化后的單樁抗拔承載力設計值，以確保工程安全。

5 試樁檢測及樁基優化經濟效益分析

根據本工程巖土工程勘察報告，整個場地內地層分布相對比較穩定，現場試樁共設6組，在場地均勻布置，試樁樁型與原設計一致，為方便后期試樁靜載荷試驗，試樁樁長加長至14.0 m，即樁頂絕對標高為+1.60 m，確保工程樁有效樁長為10.0 m，考慮到上部4.0 m土層的側摩阻力，試樁最大抗拔加載量取1 500 kN。

試樁施工滿足休止期28 d后，檢測單位采用慢速維持荷載法在現場進行了樁基靜載荷試驗，6組試樁的U—δ曲線如圖2所示[6]。

試樁靜載荷試驗結果表明，6組試樁在加荷至1 500 kN時，相應累計上拔量均小于10.0 mm，樁頂位移均達到相對穩定，因此根據規范判斷，6組試樁的單樁豎向抗拔極限承載力均不小于1 500 kN?？紤]到試樁上部還有4.0 m的土層，扣除上部4.0 m的土層側摩阻力后，試樁的單樁豎向抗拔極限承載力不小于1 300 kN，即優化后的抗拔樁單樁豎向抗拔承載力設計值取600 kN是可以滿足抗浮需要的。

根據試樁檢測結果，設計單位重新調整了樁基設計圖紙并通過審圖，現場隨即按優化后的樁長進行大面積工程樁施工，沉樁順利未再出現沉樁不到位現象。

本工程抗拔樁經過優化，在樁基布置形式和總樁數1 487根不變的情況下，樁長由16.0 m減短為10.0 m，共可節約工程造價285萬元左右(ZH-45-C型實心方樁綜合單價按320元/m計量)，節約比例37.5%，經過優化，該項目取得了十分可觀和直接的經濟效益。

6 結語

1)抗拔樁的選型應綜合考慮場地的工程地質條件，施工條件和周圍環境等各類影響因素，以確定合理的樁型及樁長。

2)根據勘察資料確定的樁基承載能力，一般均小于樁基實際具有的承載能力，實際工程中可根據土體原位測試指標并結合類似工程試樁成果，適當優化和提高各土層的樁基設計參數，有利于節約工程造價。

3)對于地層條件復雜或項目要求特殊的樁基工程，應通過現場靜載荷試驗來確定樁基的實際承載力，以確保工程安全。

[1] 陳 艷.淺談抗浮樁、灌注樁與預應力管樁的優缺點[J].價值工程，2015(25)：143-145.

[2] 江蘇省第二地質工程勘察院.昆山正儀林場定銷商品房項目巖土工程勘察報告(詳勘)[R].2011.

[3] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[4] GB 50021—2001，巖土工程勘察規范[S].

[5] 陳紅玲，謝富仁，曹慶霞.樁基優化設計經濟效益分析[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(7):70-72.

[6] 昆山市建設工程質量檢測中心.昆山正儀林場定銷商品房項目抗拔樁檢測報告[R].2013.

Optimum design and analysis of uplift pile in an underground garage

Meng Hua

(ShanghaiRailwayRealEstateCo.,Ltd,Shanghai200070,China)

Based on the difficulty of the pile foundation construction in an underground garage project, readjusts and calculates the pile foundation design parameter and the capacity of the uplift pile, based on the static load test of the test pile, the true capacity of uplift pile is redefined and the pile design is optimized and adjusted. At last, the cost is reduced and this project has made the good economic benefits too.

uplift pile, pile foundation, static load test, optimum design

1009-6825(2016)31-0087-03

2016-08-22

孟 華(1978- )，男，工程師

TU473

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