多層工業建筑鉆孔灌注樁基礎的設計與分析

管玉宇

（湖南百利工程科技股份有限公司 湖南岳陽 414000）

1 引言

工程實踐中鉆孔灌注樁是使用較廣泛的一種樁型，根據建筑樁基設計等級及地質情況鉆孔灌注樁設計應考慮：單樁豎向、水平承載力特征值計算，樁基沉降計算，樁基豎向、水平承載力驗算與位移計算，承臺抗彎、抗沖切、抗剪切計算。這些計算指標是整個工程設計的重點，直接關系到結構穩定性和工程質量，故加強對鉆孔灌注樁基礎設計的研究極為必要。

2 工程概況

擬建工程概況：建筑層次為7層，局部8層，框架結構，預估最大柱下軸力：18000kN，建筑面積：11200.0m2；結構類型：框架結構。

擬建工程是多層框架結構，結構安全等級為二級，結構設計使用年限50年，場地抗震設防烈度為Ⅶ度；據地質詳勘報告，以及根據工程特點及地基土的性狀，建議采用大直徑鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁基礎設計參數詳見表1。

表1 鉆孔灌注樁基礎設計參數

3 多層工業建筑鉆孔灌注樁基礎的設計

3.1 樁基方案

（1）根據工程特點及地基土性質，根據詳勘報告建議及鄰近工程的實際施工經驗，基礎采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。

（2）樁基持力層的選擇：以第⑦層粉細砂為樁端持力層，根據上部結構柱底內力及單樁豎向承載力特征值計算結果，樁長約42m。

（3）灌注樁樁徑采用φ800mm。

3.2 樁基設計

3.2.1 單樁豎向承載力特征值計算

單樁豎向承載力標準值根據5.3.5條確定，根據經驗參數確定單樁豎向承載力特征值，計算中須考慮淤泥質土產生的樁側負摩阻力及其引起的下拉荷載影響。

3.2.2 單樁水平承載力特征值計算

樁頂約束按鉸接考慮，因上層大多為軟弱淤泥質土，地基土水平抗力系數的比例系數m=2.5～6MN/m4，設計中應對承臺周邊回填土作要求，即須采用優質粘土或三七灰土分層夯填，壓實系數不小于0.94，以減小承臺可能出現的位移。

3.2.3 樁基軟弱下臥層驗算

根據《建筑樁基技術規范》5.4.1進行軟弱下臥層驗算：即作用于軟弱下臥層頂面的附加應力與軟弱下臥層頂面以上各層土重不得大于深度修正后的軟弱下臥層承載力特征值。

3.2.4 樁基沉降計算

框架是多層框架結構，樁基沉降變形用：①沉降量；②沉降差；③整體傾斜；④局部傾斜等指標控制，需滿足《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）的表5.5.4要求。

3.2.5 樁身承載力與裂縫控制計算

計算時要考慮樁身材料強度、成樁工藝、運輸與沉樁、約束條件及環境類別等因素，根據荷載效應基本組合下柱底最大軸壓力，須滿足規范5.8.2相關規定。因樁身穿越不排水抗剪強度（固快）小于10kPa的③層淤泥質粉質粘土和④層淤泥質粉質粘土夾粉土層，因此還須考慮壓屈影響。

3.2.6 承臺受彎、受沖切、受剪計算

樁基承臺應進行正截面受彎承載力計算，樁基承臺的厚度應滿足柱對承臺的沖切和基樁對承臺的沖切承載力要求，柱下樁基承臺應分別對柱邊、變階處、樁邊聯線形成的貫通承臺的斜截面的受剪承載力進行驗算。

3.3 泥漿護壁鉆孔灌注樁樁基施工

（1）樁基施工前應要求施工方根據土層的分布情況、單樁承載力的要求選擇有代表性的地段施打試驗樁，并將試樁結果反饋給設計方以便設計方根據試樁結果調整樁的長度、樁徑等；

（2）當表層土過于軟弱，樁基方案施工前應進行場地分層換填碾壓的“硬化處理”，以防打樁機械塌陷；

（3）樁的施工條件及成樁的可能性：施工前應探明鄰近區域地下管線及地下構筑物分布情況，便于樁基全面施打；

（4）樁孔成形后必須將孔底沉渣清洗干凈，清孔后孔底的沉渣厚度不得大于100，樁孔質檢合格后立即安放鋼筋籠并灌注水下混凝土；

（5）當采用的鉆孔灌注樁為摩擦型樁時，施工必須保證設計要求樁長，樁端終孔標高的確定以設計樁長為依據；

（6）采用泥漿護壁成孔時，施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上，在受水位漲落影響時，泥漿面高出最高水位1.5m以上；

（7）鋼筋籠外側需設混凝土墊塊或采用其他有效措施，以確保鋼筋保護層的厚度，樁保護層的厚度為50mm；

（8）鋼筋籠下插時要防止碰撞孔壁，隨時觀察泥漿變化，鋼筋籠下插時如果出現下插困難應查明原因，不得強行下插。鋼筋籠下放到制定位置后，應立即固定，然后澆筑混凝土。

4 建筑鉆孔灌注樁和地基穩定性的評價

鉆孔灌注樁適用于粘性土、粉土、砂土、碎石類土、強風化巖及軟巖等，成樁直徑500～2200mm，針對不同地層可采取不同鉆頭鉆進，實現不取芯或取芯鉆進，鉆進效率高，施工進度快、造價低等；缺點是在某些土層鉆進困難，鉆孔直徑大時護壁困難，易坍塌，泥漿用量大，對環境會造成一定影響。

根據地質情況鉆孔灌注樁有端承型和摩擦-端承型，就地成孔、泥漿護壁，水下灌注混凝土成樁，當成樁質量滿足設計要求時具有承載能力大、橫向剛度高，樁型穩定，基礎結構簡單等特點。

5 結論和建議

綜上所述，鉆孔灌注樁是目前國內最為常用的樁型，應用范圍較廣，可用于各種地質條件，各種大小孔徑（300～2000mm）和深度，成孔質量可靠，施工無噪聲、無振動、無擠壓，且施工機具設備簡單，操作方便，總體造價低等優點。只要設計人員在樁基設計中精心設計，按規范要求控制好每個指標，該方法可以應用于各種建構筑物。

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