「廈門海滄嘉崧花園」基礎設計
廈門「海滄花園」專案位於廈門市海滄區，南側為海滄大道，北側為已建住宅區，西臨濱湖北路，東側為揚福濱海商住中心。擬建建築主塔樓為5棟32層、高度99.9m的住宅樓，設有一層六級人防地下室。
上部結構為純剪力牆結構，基礎形式初定為樁基礎。根據工程地質勘察報告，可供選擇的樁型有三種：
1、 衝鑽孔灌注樁。
2、 大直徑沉管灌注樁。
3、 高強預應力管樁。
究竟採用哪一種樁型，設計單位和業主進行了充分的討論，業主也邀請了工程界的專家進行了論證，最終確定採用樁型為phc500-125-a型的高強預應力管樁為樁基礎型式，施工方法為鎚擊法。
下面以主塔樓為物件，具體介紹該專案樁基礎設計的有關內容：
（一）地質情況：
擬建場地位於海滄，原為灘塗地，後經圍海填方整平，地面較平坦，地面高程4.58m～6.05m；本工程的地質勘探已由中建東北設計研究院完成；根據地質報告，場地土層分布如下：
① 素填土：粘性土、中粗砂組成，厚2.80～9.40m，尚未完成自重固結，fak=80kpa，全場分布。
② 淤泥：飽和流塑，全場分布，厚6.90～13.50m，fak=50。
③ 粘土：可塑，均勻性一般，全場分布，厚0.60～12.4m，fak=200kpa。
④ 淤泥質土：飽和、軟塑～流塑，半數鑽孔有分布，層厚0.50～6.40m，fak=75kpa。
⑤ 1花崗岩殘積土：可塑～硬塑、以粘性土為主，工程效能一般，場地中區域性分布，層厚2.0～11.10m，fak=250kpa。
⑥ ⑤2輝綠岩殘積土：可塑～硬塑，以粘性土為主，工程效能一般，場地大部分地區有分布，與⑤1互動分布，層厚0.80～11.40m，fak=250kpa。
⑥1全風化花崗岩：岩芯呈土狀，主要成分為石英、長石及閃長石風化物，為極軟岩，岩體基本質量為v級，層厚1.70～7.20m，fak=350kpa。
⑥2全風化輝綠岩：主要成分為輝石及長石風化物，為極軟岩，系岩脈穿插風化而成，岩體基本質量為v級，層厚0.80～11.40m。
⑦1砂礫狀強風化花崗岩：砂工狀結構，主要成分為石英、長石、閃長石及其風化殘留物，岩芯呈砂土狀，岩體結構破碎，屬極軟岩～軟岩，岩體基本質量為v級，工程效能良好，層厚1.80～9.
10m。
⑦2砂礫狀強風化輝綠岩：岩性及組成與⑦1稍有差別，層厚0.60～12.4m，工程效能良好，與⑦1類似的力學結構。
⑧1碎塊狀強風化花崗岩。
⑧2碎塊狀強風化輝綠岩。
⑨1中風化花崗岩。 未鑽穿
⑨2中風化輝綠岩。 未鑽穿
（二）地下水：
勘察期間為雨季，對場地水位影響較大，場地初見水位埋深為0.20～3.30m，場地混合穩定水位埋深0.
60～3.60m，相當於黃海高程1.86～4.
85m。地下水位年變化幅度為1.0～2.
0m，地質報告建議年最高水位取室外設計地坪下0.5m考慮。
場地地下水對弱（微）透水層中的混凝土結構具弱腐蝕性，在長期浸水條件下，對鋼筋砼結構中的鋼筋具弱腐蝕性，在乾濕交替條件下，對鋼筋砼結構中的鋼筋具強腐蝕性；對鋼結構具中等腐蝕性。
（三）**效應和場地土類別：
擬建4＃、5＃樓場地為ⅲ類，其係均取ⅱ類。
廈門海滄抗震設防裂度為七度，設計**組為第一組，設計基本**加速度值為0.15s，設計特徵週期4＃、5＃樓為0.45s，其餘為0.35s。
本場地無飽和和砂土和粘土分布，不考慮液化問題。
（四）基礎選型分析：
本工程地上三十二層，建築高度為99.9m，地下一層為平線結合的地下室。按照《地基基礎設計規範》gb50007－2002，本工程地基基礎設計等級為甲級。
依據《建築樁基技術規範》jgj94-94，樁基礎安全等級為一級，樁基重要性係數r0＝1.1。
根據工程地質勘察報告，可供選擇的樁型有三種：
a、 衝鑽孔灌注樁。
b、 大直徑沉管灌注樁。
c、 高強預應力管樁。
究竟採用哪一種樁型，設計單位和業主進行了充分的討論，業主也邀請了工程界專家進行了論證，最終確定採用樁型為phc500-125-a型的高強預應力管樁為樁基礎型式，施工方法為鎚擊法。下面就樁基礎的選型過程進行了總結。
該樁型的選型綜合了設計、施工、檢測等各方面專家的意見，主要論證的內容包含以下幾個方面：
① 地下水、土的腐蝕性。
② 基礎承台下部有8～13m的淤泥層。
③ 「擠土效應」。
④ 成樁質量和施工的難易程度。
⑤ 經濟性指標。
下面分別從以上五個方面進行論述。
1、地下水、土的腐蝕性：
根據地質報告，本工程地下水地砼結構具弱腐蝕性；在長期浸水條件下對鋼筋砼結構中的鋼筋具弱腐蝕性，在乾濕交替條件下，對鋼筋砼結構中的鋼筋具強腐蝕性；對鋼結構具中等腐蝕性。
由於地下水對鋼筋砼結構中的鋼筋具強腐蝕性的範圍在乾濕交替條件，而樁頂標高為設計標高
-7.000m左右，已避開乾濕交替條件，進入長期浸水條件。主要問題是長期浸水條件下的防腐蝕問題。
設計單位認為在防腐蝕方面，大直徑沉管灌注樁和衝鑽孔樁均具有優勢，而高強預應力管樁為空心成品管樁，施工過程中需要接樁。因地下水在長期浸水條件下對鋼結構具中等腐蝕性，若採用鋼端板焊接接頭的話不利於樁的耐久性，接頭處焊縫受地下水腐蝕後，樁身水平承載力受影響。特別是樁身有傾斜的情況下，其豎向承載力也受影響。
從這個角度出發，設計單位提出應優先考慮採用大直徑沉管灌注樁。如果採用管樁，應考慮如何處理接頭問題；考慮如何保證樁的抗壓和抗水平力的承載力均不受影響。
2、基礎承臺底部為8m~13m厚的淤泥層。
根據地質報告，本工程場地土內全場分布8m～13m厚的淤泥層。考慮到淤泥土層為軟質土層，上部結構為三十二層的高層建築，基礎承受荷載較大，在**作用下，要求樁基礎具備較好的抗側剛度。而淤泥土層為軟弱土層，對樁基礎的約束較差。
在這個定義上，採用衝鑽孔灌注樁和大直徑沉管灌注樁是較佳的選擇，而高強預應力管樁本身直徑較小，且係空心管樁，抗側剛度較差，對抗震是不利的。
3、「擠土效應」。
樁基礎布置較為密集時，對施工工藝為擠土型別的擠土樁，往往會產生「擠土效應」，其主要表現是使土體向上隆起並向側向擠壓，對已施工的工程樁產生擠壓影響，使樁身發生偏移和傾斜。「擠土效應」嚴重時，可致工程樁上浮產生「浮樁」。對於本工程來說，主樓若採用擠土型別的「管樁」或「大直徑沉管灌注樁」時，必須考慮這方面的因素，尤其是「管樁」，施工時應注意合理安排打樁的順序，對周邊環境和工程樁進行及時監測。
而衝鑽孔灌注樁為非擠土樁，施工時不會產生「擠土效應」。
4、成樁質量和施工難易程度。
高強預應力管樁為預製樁，其施工方法為鎚擊法或靜壓法，無論採用哪一種方法，均具備施工安全快速、易於操作的特點，成樁質量較容易保證。特別是「鎚擊法」施工，即可以保證樁端進入持力層一定深度，又可以減弱擠土效應，其承載能力比靜壓法施工的管樁要高。
大直徑沉管灌注樁也是一種施工方便、工期較短的樁型。但由於樁身砼為現場沉管灌注，樁身質量控制不直觀，受場地淤泥土質和較大地下水量的影響，可產生現樁身「縮徑」、「露筋」等現象。要求施工隊伍經驗豐富，管理先進。
對於「衝鑽孔灌注樁」，採用泥漿護壁成孔，水下澆灌砼，且要求設計成「嵌巖樁」，樁端嵌巖深度為1公尺左右。該樁型施工質量難以抗制，主要表現在施工時「塌孔」，樁身「縮徑」，樁身砼膠接不良，發生「離析」現象，特別是對嵌巖樁，樁底部「沉渣」難以清理乾淨，往往造成樁在荷載作用下變形較大，單樁承載力不能滿足設計要求。該型別樁其成樁質量不容樂觀，施工過程中的意外事故較多，要求施工隊伍管理先進，施工經驗豐富。
5、經濟性指標。
下面以3＃樓為例，計算分析該三種樁型的經濟性指標：
①、衝（鑽）孔樁：
樁端持力層為中風化花崗岩或輝綠岩，該岩層的飽和單軸抗壓強度標準值為57.17mpa，擬設計成嵌巖樁，根據《建築樁基技術規範》jgj94-94第5.2.11條。
quk＝qsk+qrk+qpk
＝u∑qsikli+uξs frc·hr+ξpfrcap frc=58.17mpa
a、單樁承載力估算。
以3＃樓7-7剖面中2k24為例：取樁徑d＝1.2m，嵌巖深度ld＝1.0m。
樁長l＝28.5m。
quk＝π×1.2×(15×4.84＋50×9.
6＋15×4.1＋50×0.8＋60×2.
0＋75×2.5＋4.1×120)＋3.
14×1.2×0.045×58.
17×103×1.000＋0.433×58.
17×103×π×1.22／4
＝5478＋9863＋28472＝43813kn
hr/d＝1.0/1.2＝0.833 線性插值
ξs＝0.025＋(0.055－0.025)／(1.0－0.5)×(0.833－0.5)＝0.045
ξp＝0.5＋（0.4－0.5）／（1.0-0.5）×（0.833-0.5）＝0.433
b、樁身承載力計算：
按《地規》8.5.9條，樁身強度應滿足以下要求：
ｑ≤apfc·φc 取φc＝0.6 樁身砼強度等級為c35
ｑ≤0.6×16.7×（π×1.2w2）÷4＝11300kn
顯然單樁承載力由樁身強度控制，因此取單樁承載力設計值
r＝10000kn
c、樁數估算：
以重力荷載作用下的1.2恆＋1.4活組合作為樁基礎設計荷載進行估算。以3＃樓為例，上部荷載（不合筏板自重）n＝363300kn。
總樁數n＝363300÷10000＝36.33≈36根
ｄ、工程量及造價估算：
按目前廈門地區衝鑽孔樁費用1000元/m3計算。平均樁長35.0m。
造價q＝36×（π×1.22÷4×35）×1000＝142.4萬元
②、大直徑沉管灌注樁。
擬採用樁徑φ700的大直徑沉管灌注樁，樁身砼強度等級為c35，樁工作條件係數取0.6。
a、 樁身強度計算：
按《地規》8.5.9條。
ｑ≤ap·fc·φc ＝0.6×（π×7002）÷4×16.7＝3854kn
b、 單樁承載力估算：
樁端持力層為⑦砂礫狀強風化花崗岩或輝綠岩，進入持力層深度取3d，以3＃樓鑽孔2k24為例，樁長約26.0m，
ra＝qpa ap＋up∑qsiali
＝（-6.8×5.04＋55×9.
6＋20×4.1＋55×0.8＋65×2.
0＋85×2.5＋125×2.1）×3.
14×0.7＋（π×0.82）÷4×8500
＝6954kn
顯然，其單樁承載力由樁身承載力控制，因此取單樁承載力設計值r＝3500kn。
c、樁數估算：
以重力荷載作用下的組合 1.24π＋1.4活作為樁基礎荷載進行估算。
樁基礎設計流程
1設計資料 1.1上部結構資料 1.2建築物場地資料 2確定樁基礎持力層 3選擇樁的型別和幾何尺寸 4.1確定單樁極限承載力標準值 5確定樁的數量 間距和布置形式 軸心荷載作用 偏心荷載作用 取1.1 1.2 6驗算樁基的承載力 軸心荷載作用 偏心荷載作用 樁至通過樁群形心的x軸和y軸軸線的距離。7...
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