复合桩基在厦门地区超高层建筑中的应用

张朝鑫

厦门金都海湾置业有限公司（361000）

复合桩基在厦门地区超高层建筑中的应用

张朝鑫

厦门金都海湾置业有限公司（361000）

结合工程实例分析了复合桩基在超高层建筑中的应用，探讨了复合桩基技术控制要点。复合桩基的应用基于在桩顶与筏板之间设置专门研制的变形调节装置来调整、优化桩筏的支承刚度，并实现了桩土的共同受力。通过工程实例对复合桩基的应用进行详细阐述。

复合桩基；变形调节装置；技术控制

0 引言

随着我国基础建设的大力推进，桩基础这一古老的基础形式得到前所未有的广泛应用和发展。作为桩基础的主要表现形式之一的桩筏基础，近年来同样发展迅速，桩筏基础，顾名思义是指桩与承台共同承受上部结构荷载的基础形式，具有基础整体性好、抗弯刚度大、适应性广且便于实现桩土共同作用等优点。

常规桩筏基础桩筏之间直接刚性连接,其整体刚度由筏板刚度和桩基支承刚度决定。如为某些原因需调节桩筏刚度,则筏板刚度可通过筏厚调整，但往往造价较高;桩基支承刚度则可通过改变桩长、桩径以及桩距等方法来调整，但不同桩径、不同桩长的布桩方式受上部结构形式和地质条件的影响较大，应用范围受到相当大的限制。为实现经济、有效地根据需要调整桩筏基础的整体刚度，南京工业大学岩土工程新技术研究所近年来提出，在桩顶与筏板之间设置专门研制的变形调节装置（ZL200510040316.4）来调整、优化桩筏的支承刚度,称之为设置变形调节装置桩筏基础，即复合桩基。

1 工程概况

金都海尚国际项目北区工程位于厦门集美滨海西大道BRT蔡店站东侧,由金都集团全资子公司厦门金都海湾置业有限公司投资开发建设。该项目分南北2区分期开发，北区工程由1#楼、2#楼、3#楼、4#楼4栋超高层商住楼、超高层住宅组成，地上35～42层，地下2层，总建筑面积231 014.73m2,其中地上总建筑面积182 439.84m2,地下总建筑面积48 574.89m2。拟建的桩基工程设计主要采用大口径人工挖孔桩，桩径采用1 000mm，桩端扩大头直径为2 000mm,桩长12～15m，桩端持力层为中风化凝灰岩层，要求桩端全断面进入持力层不少于300mm，材料主要采用钢筋笼主筋HRB400，混凝土强度等级为C35，按水下混凝土配料。于桩顶设置的变形调节装置，经变形调整后由桩与地基土体共同受力。

2 工程地质情况

本工程地层结构较复杂，受地理环境影响和区域地质构造的作用，各岩土层的分布、厚度和埋深等在横向、纵向上变化较大。各岩土体的分布及其特征见表1。

表1 岩土体的分布及其特征

北区大部分地段地下水以潜水为主，即孔隙潜水及孔隙裂隙潜水。另外，拟建场地地基不均匀性较为突出，各地基岩土层层面起伏变化较大，分布厚度不一;且冲洪积砂层和黏性土层交替生成，呈现出互层、夹薄层。

3 复合桩基的技术控制要点

3.1 人工挖孔桩施工注意事项

1）加强人工挖孔桩的降水，确保干作业施工，确保桩基承载力。2）人工挖孔桩基坑开挖后需留1.5m土，在此标高开孔施工，在施工期间做好土体降水工作，以减少或防止人工挖孔桩成孔期间可能发生的流泥。3）每日开挖前必须检查井下的有毒、有害气体，并应有足够的防护措施；开挖深度超10m要求配备送风设备，开工前送风5min。4）要求开挖时，人工降水深度始终控制在低于桩底标高0.5m以下。5）两桩净距离小于2D（桩直径）且小于2.5m时，应采用间隔开挖的方式进行施工。

3.2土体承载力的保证措施

1）工艺流程：机械挖除设计标高20～30 cm以上的土方→人工修土→土质情况报验→专人施工队伍施工土工布→土工布施工报验→施工垫层。

2）确保基底土层承载力的施工控制要点

主要防止基底土层因泡水降低承载力；要求基坑内土层分层开挖,当机械开挖至坑底预留300mm以上土层由人工清土;且坑底土层暴露后不得积水、不得踩踏；禁止雨天开挖最后一层土层，并要求随挖随铺土工布和碎石垫层，坑底土面的最大暴露面积要求小于200m2；坑底土层暴露时间控制在2 h以内，坑底土工布和碎石层下应设有碎石集水盲沟和集水坑。如该土层已被泡水、扰动、应将该土层挖除，并采用C20素混凝土浇筑到设计标高。

3.3桩顶调节器的安装

3.3.1 安装工艺

桩头清理→调节器下支座定位安装→支模板、桩顶混凝土浇筑→调节器定位安放→变形标识杆与注浆孔的安装→调节器侧护板与上盖板安装。

1）桩头清理。桩顶标高超过设计标高的桩基，超出部分应去除，并应保留桩基中的竖向受力钢筋高出设计标高约15 cm，以方便调节器下支座的安装；桩顶标高低于设计标高时，应用相同直径和等级的钢筋将基桩竖向受力筋引至高出设计标高15 cm左右，同样方便调节器下支座的安装。由于桩顶需要进行混凝土的二次浇筑，因此桩头的清理应严格按照二次浇筑的要求进行，对于薄弱混凝土层或个别突出骨料应用风镐凿去，并用钢丝刷或压力水洗刷以保证桩头的清洁。

2）调节器下支座定位安装。由于单个变形调节器的最大承受荷载达到200 t以上，因此为了防止桩顶混凝土的局部压碎，在每个调节器的下面设置支座，支座垫板的直径适当大于调节器直径，以分担调节器的压力。为了进一步将荷载传递到混凝土深部，又在每个支座垫板下设置6根30 cm左右锚固、传力的钢筋，垫层下后浇混凝土中设两层构造钢筋网。另外为方便自适应变形调节器的快速安装，在每个支座垫板的中心已经设有定位螺母。

考虑到自适应桩顶进入筏板50mm，具体安装时应控制调节器下支座顶的标高比筏板底标高低96mm，整个支座通过支座加固钢筋与桩基竖向受力钢筋的焊接固定，焊点不少于6个，以保证支座在二次浇筑过程中不被振捣棒振捣偏位。

3）支模板、桩顶混凝土浇筑。调节器下支座安装完毕后，将桩顶清理干净并用水湿润后即可进行桩顶混凝土的二次浇筑。二次浇筑的混凝土应比桩身混凝土高一等级，并用振捣棒充分振捣。24 h后方可拆模。

4）调节器定位安放。变形调节器的临时固定螺栓主要在运输过程中起固定保护的作用，在出厂后至定位安装前一定不能拆除，以防止装置发生变形从而影响其受力性能，但是在定位安装后则必须拆除，方可正常使用。另外安装时，应注意区分变形调节器的正反，应保持较薄一侧的盖板向上。调节器下盖板底设置有Φ25mm的定位孔，安装时可据此进行定位，上盖板表面亦设置有定位刻线，可用于检测仪器的定位与安装。

5）变形标识杆与注浆孔的安装。自适应变形调节器的Q-S曲线近似呈线性变化，如果能够测得调节器的绝对变形量,便可推知基桩所承担的荷载，不仅可以对调节器的工作状态进行充分的了解，而且与设计值的对比，对设计理论的进一步完善与提高亦有很大的帮助。基于这样的考虑，在三个调节器下支座垫板中间设置了变形标识杆，该变形标识杆可直观量测到调节器的绝对变形压缩量。这里应该特别指出的是上述变形标识杆测出的变形值为调节器的绝对变形量,切勿与建筑物的沉降量相混淆。当基桩为嵌岩端承桩,桩端沉降可忽略不计时，上述两值可近似相等。

建筑物的沉降发展过程大约为2～3年，在建筑物沉降稳定后，可通过注浆孔将调节器间的空隙封闭，增加桩顶的耐久性。

6）调节器侧护板与上盖板安装。调节器侧护板与上盖板的主要作用是将调节器封闭在独立的空间里，在建筑物沉降稳定前，确保混凝土或其他异物无法阻碍调节器发挥作用。应注意，在安装时应保证侧护板与上盖板焊缝的严密性。

3.3.2 安装注意事项

1）桩顶调节器的埋件与桩顶加强钢筋须可靠焊接，同时应保证埋件的水平平整度；2）二次浇筑的混凝土等级为C40的微膨胀混凝土，应严格掌握配合比，避免出现裂缝；3）调节器的注浆孔在基础钢筋绑扎完成后，由专业检测单位从调节器的底部接长到基础顶面以上不少于200mm，同时应做好临时封闭措施，在结构沉降稳定后（经第三方监测单位提供报告后经设计单位认可）方可注浆。

3.4 确保桩基承载力，桩底后注浆的施工工艺

人工挖孔桩持力层为散体状强风化凝灰岩及碎块状强风化凝灰岩两种；1#～3#楼局部持力层为强风化安山玢岩,其中强风化安山玢岩遇水易软化，导致承载力降低；4#楼持力层大多为散体状强风化凝灰岩，承载力设计值要求高，单桩承载力特征值5 800 kN，试验桩沉降最大为50 cm，为保证桩基承载力，保证孔底干作业施工，设计要求1#～3#楼的11根桩（强风化安山玢岩）和4#楼以散体状强风化凝灰岩为持力层的桩，应进行桩底后注浆。

桩底后注浆的控制要点：

1）要求桩身混凝土浇筑2 d后方可进行桩端高压注浆，且注浆不宜迟于成桩30 d后；桩底注浆施工在挖孔灌注桩下放钢筋笼前2 d跟进。2）严格控制水灰比：水泥浆水灰比为0.5～0.6，注浆压力宜为3～10mPa，注浆流量不宜大于75 L/min。单桩注浆量为1.2～1.8 t，具体用量现场试验确定。3）注浆原则：以可注入为准，尽可能采用浓浆，低压慢注及间歇注浆，以利于定量水泥浆体留驻桩底有效范围内。4）水灰比通过现场试验确定。5）注浆管底部应设置单向注浆阀（逆向阀），注浆阀应能承受1mPa以上的静水压力。

4 复合桩基的经济技术评析

复合桩基这项新技术已成功应用在厦门的高层及超高层项目,已建成及在建的项目有：嘉益大厦、蓝湾国际、当代天境、七星公馆等，各项目现阶段使用状况良好。经测算本工程采用的端承桩复合桩基的设计方案不但为节约基础直接成本约2 000多万,而且基础部分施工工期缩短6个月以上，目前各项试验措施均在本工程中进行严密监测，一切均正常，结构安全和地基稳定有充分保障。综上认为，通过有效的技术控制及施工措施，复合桩基的使用具有广阔的前景，能产生明显的经济、社会和环境效益，值得在厦门地区高层建筑的建设中进一步推广应用。

[1]JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部.

[2]GB 50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部.