桩基础场地二次建设岩土工程问题

分类：建筑工程论文发表 时间：2021-04-15 10:11 关注：(1)

　　随着城市建设的高速化、密集化发展，高层建筑如雨后春笋般一座座拔地而起，采用桩基础的建设项目日益增多。但是由于项目的改、扩建等特殊原因使得一些项目不得不掀倒重建，于是就出现了在原有桩基场地内进行二次甚至多次桩基施工的可能，且日后此类工程将会越来越多。本文以陕西文化中心项目为例，阐述了在既有桩基础场地内进行二次建设时的地基方案论证，深基坑支护、降水的设计、施工，桩基础施工等岩土工程问题。

　　关键词：桩基础；二次桩基施工；基坑支护

　　1工程概况

　　拟建陕西文化中心地处西安市大南门外东侧，南临省人大办公楼，北依南门广场。此场地曾在1984年建成为陕西省体育馆，2000年经维修改建后成为陕西大剧院。此次规划为文化综合体，分别为：音乐厅（5层）、办公塔楼（18层）、办公塔楼（21层）及办公塔楼（24层），影城（5层）。所有建筑物地下室均为二层，基础埋深10.0m。根据本工程岩土工程勘察报告，场地内土层分布情况为：①填土，厚度1.0~7.30m，土质不均，含有部分建筑及生活垃圾；②黄土，褐黄色，可塑，厚度1.70~7.60m；③古土壤，棕褐-棕红色，可塑，厚度2.80~6.10m；④粉质粘土，褐黄色，可塑，厚度6.60~12.30m；⑤粉质粘土，黄褐、褐黄色，硬塑，厚度7.0~12.70m；⑥粉质粘土，黄褐、褐黄色，硬塑，厚度8.40~12.50m；⑦粉质粘土，黄褐、褐黄色，硬塑，厚度9.10~12.2m。场地内原有基础情况比较复杂：本次工程建设前，该场地原有构筑物系已投入使用的陕西省体育馆，其基础为预制桩，桩型为350×350mm钢筋混凝土预制桩，桩长13.5m，桩顶标高为406.05m，桩底标高为392.55m，场地内共布设了预制桩1417根；后因政府规划调整，改建为陕西大剧院，基础加布钢筋混凝土灌注桩101根，分两种桩型，其中：ZH1桩，桩径600mm，桩长22m，钢筋笼长度为8.0m。ZH2桩，桩径800mm，桩长22m，钢筋笼长度为8.0m。ZH3桩，桩径600mm，桩长10m，钢筋笼长度为5.0m。桩顶标高为405.0m，桩底标高为383.0~395.0m。汇总以上信息，本次工程建设前，该场地已进行过两次桩基施工。由于建筑功能、结构荷载、基础标高等重大调整，场地已施工的桩全部报废，不作为本次基础桩基使用。同时，为减少原有桩对本次地基基础施工的不利影响，基坑开后后将原有桩予以破除，破除至拟建基坑开挖底标高以下50cm。破除前对场地所有桩位进行复测，以便本次设计承台及桩位布置时合理避让。

　　2基坑支护及降水方案

　　勘察期间场地的初始水位约为400.0m，地下水类型为潜水。根据基坑开挖图，场地内最深承台将挖至392.60m。为了保证承台的干作业施工，场地水位须降至391.60m，场地局部水位降深达8.40m。本场地基坑开挖上口尺寸为160×140m，基坑降水方案为：在基坑周边布置降水井24口，平均井间距约为26.0m，井径为700mm，混凝土滤水管直径为500mm，井四周滤料为2~5mm豆石填充。由于场地南侧紧邻陕西省人大办公楼，为防止基坑降水引起其地基的不均匀沉降，该侧采用竖向止水帷幕措施，帷幕体系为护坡桩+旋喷桩复合体系。该部位4口降水井布设在基坑内，其余20口降水井布设在基坑外。为更加有效地控制帷幕外水位，在帷幕外布置了4口回灌井，当该部位水位低于397.0m时及时进行回灌。回灌井结构同降水井结构。同时，为准确掌握基坑的降水效果，在基坑周边降水薄弱点布置了水位观测孔10个，在基坑内承台开挖较深的部位布置了两个水位观测孔。观测孔直径15mm，下设10mmpvc滤水管。孔深18m。本工程基坑开挖深度9.5m，基坑支护针对场地周边不同的边界条件采用了不同的支护方案：基坑南侧紧邻陕西省人大办公楼，不具备放坡条件。同时为防止降水引起人大办公楼的不均匀沉降，该段采用了竖向止水帷幕体系，因此限制了土钉墙支护方案的采用，经比选采用护坡桩+锚杆支护体系，在护坡桩间布置旋喷桩联合组成竖向止水体系。护坡桩水平间距1.45m，桩径700mm，桩长19.0m，钢筋笼长度12.0m。为延长渗水路径，将满足支护工程嵌固深度的桩长向下增加7.0m，此段不配置钢筋笼，仅为素混凝土桩。相邻两护坡桩间布置2根旋喷桩。为节省造价，旋喷桩桩顶比护桩桩顶下降1m，桩底与护坡桩平齐，旋喷桩桩径为600mm，水平搭接尺寸为15cm，锚杆长度18.0m。场地东侧具备放坡条件，因此采用1:0.5坡率进行放坡开挖，坡面挂设钢筋网片，喷射C20混凝土；场地北侧、西侧允许最大放坡坡率为1:0.3，故采用土钉墙支护方案。土钉支护施工中，场地内分布有厚度不均的填土是土钉成孔的最大障碍。基坑支护与基坑降水同步设计、同步施工，支护降水施工先后顺序为：施工靠近南侧人大楼段护坡桩→施工桩间旋喷桩→施工降水井、回灌井、水位观测井→分层土方开挖，分层土钉墙施工，降水穿插有序进行→南侧锚杆施工→分层开挖分层支护至基坑底。

　　3二次桩基础施工

　　基坑开挖至-9.50m后距原有预制桩桩底约为5.0m，距原有灌注桩桩底2.5~14.5m。由于场地内旧桩分布不均，且剩余长度不能保证给新建建筑物提供可靠的承载力。经论证，本次基础不考虑利用原有旧桩，须将场地内的旧桩破至筏板底面以下0.5m。为使基底应力分布均匀，减少的不均匀沉降及局部应力集中，在筏板底铺填30cm厚砂石垫层。本工程音乐厅、3栋塔楼及影城均为地下室两层，筏板面均在统一标高，各单体地基基础均采用桩基础+承台+筏板。承台厚度分为：单桩承台厚度1200mm，两桩承台厚度2900mm，三桩、四桩、五桩承台厚度2300mm，六桩承台厚度2900mm，北塔楼及中塔楼电梯承台厚度4100mm，南塔楼电梯承台厚度4300mm，观光电梯承台厚度4700mm。本工程试桩设计桩径为700mm，桩长40m，共计布置5组36根。经桩基静载荷试验测定，单桩竖向承载力极限值超过9200kN，可以满足设计要求。工程桩设计中，单桩承载力设计值为4600KN。工程桩共计961根。由于承台厚度参数较多，相应的桩基参数中桩顶标高也不一致，施工难度较大。桩基工程的成孔工艺为机械旋挖成孔，水下灌注混凝土成桩，灌注桩桩体混凝土标号为C45。本项目基础方案的专家论证会曾提出对原有静压桩采用拔除，对原有灌注桩采用避让的方案。在实施阶段，设计新的桩基础时均采用了避让方案，由于基础施工误差及测量的旧桩图的测量误差，实施过程中仍有部分桩位与旧桩发生矛盾，设计配合予以调整桩位。由于场地内的原有旧桩的垂直度偏差或者原有灌注桩在砂层部位施工时塌孔所形成的混凝土体，导致部分桩体采用旋挖工艺无法成孔，改换冲击锥冲击孔内障碍物，将障碍物击碎后清捞出孔，然后采用旋挖钻机继续成孔。由于场地内旧桩分布复杂，本工程采用冲击处理的桩共计有43根。桩基工程施工过程中进行了桩基成孔质量跟踪检测，由监理及测试人员现场随机抽取检测桩。本工程受检的桩孔垂直度、孔径及孔底沉渣均满足设计及规范要求。灌注桩施工完成后进行了桩基高、低应变检测。高应变检测48根桩，低应变检测桩260根。检测结果表明：桩体的混凝土灌注质量满足设计及规范要求，桩体均无断桩现象，单桩承载力均可满足设计及规范要求。桩间土开挖时严格控制承台砂石垫层基底开挖底标高，不得扰动原状土，破桩头施工时严格控制桩顶标高，使得桩头锚入承台的长度满足设计规范。砂石垫层配合比为中砂：石子为3:7，压实系数为0.95。本工程由于铺填厚度较薄（30cm），且承台与筏板标高参数变化较多，场地内无法使用机械碾压，因此承台底砂石垫层采用立夯夯实工艺，筏板底采用平板振动器夯实工艺。经检测，以上工艺施工的砂石垫层均可满足设计及规范要求。基坑开挖机降水期间，在支护结构设置有水平位移监测点，周边建筑物及路面设置有沉降观测点，定期对观测点进行观测，观测值均未超过警戒值，基坑自开挖至回填历经约18个月，基坑支护体系稳定，水位降深情况可满足基础干作业施工，周边建筑物沉降正常。

　　4结语

　　在既有桩基础场地二次建设时，应认真分析原有基础资料，通过对场地进行详细的岩土工程勘察，提出合理可行的基坑支护、降水方案，桩基础施工时应反复比对旧基础资料，且应信息化施工，桩基成孔工艺针对可能遇到的旧基础障碍应有相应对策。

　　参考文献：

　　[1]建筑基坑支护规程(JGJ120—2012)北京:中国建筑科学研究院,2012.

　　[2]建筑桩基技术规范（JGJ94—2008)[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

　　[3]建筑地基处理技术规范(JGJ79—2012)[S].北京:中国建筑科学研究院,2012.

　　作者：马晓武 来源于《建筑与预算》