某项目桩基沉降计算探讨

易万元，曾纪文

(湖北省城市地质工程院，湖北武汉 430072)

1 工程概况

武汉市某项目由7栋(1#～7#楼)32层及2～5层的配套及商业用房组成，设一层地下室。

建筑物主楼下桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为Φ800，桩端持力层为⑥-2层卵石层，设计进入持力层深度≥6 m，有效桩长≥46 m。桩身混凝土强度等级为C45，单桩承载力极限值为12 000 kN，建筑桩基设计等级为甲级。

2 工程地质及水文地质情况

经钻探查明，场地覆盖层厚56．2～63．0 m，为第四系全新统长江冲洪积层，具明显二元结构特征，从上至下颗粒逐渐变粗。上部由粘性土组成，下部由砂类土组成。场地下伏基岩为角砾岩，岩性稳定(表1)。

场地地下水为上部杂填土中的上层滞水及砂层、卵砾石层中的承压水以及下部基岩中的裂隙水等三种类型水。场区内③-1层粉质粘土夹粉土、粉砂;③-2层粉砂夹粉土、粉质粘土，局部粘性土含量较高则弱透水，粉砂含量高则透水。赋存于基岩裂隙水，主要赋存于场地基岩裂隙中，总体水量较小且不均匀。

3 桩基检测情况

按照设计及相关规范要求，桩基工程委托第三方进行了相关检测工作。

表1 工程地质分层表Table 1 Layer table of engineering geology

3．1 破坏性试桩检测

在工程桩施工前，按设计要求进行了三组破坏性试桩检测(表2)。

表2 破坏性试桩静载试验结果Table 2 Static load test results of destructive test pile

3．2 工程桩静载验收检测

按照设计及相关规范要求，在开挖验收阶段，进行了7根桩的静载试验，其中在基坑内随机抽取122#桩做静载试验(表3)。

表3 工程桩静载试验结果Table 3 Static load test results of engineering pile

3．3 工程桩其他验收检测

按照设计及相关规范要求，分别进行了低应变、声波检测、钻芯检测(表4)。

表4 工程桩其他验收检测结果Table 4 Other acceptance test results of engineering pile

根据上述检测结果，检测单位出具的检测报告综合评定为本工程桩基承载力、桩身完整性、检测深度范围内桩身强度、桩端沉渣均小于规范和设计要求，检测桩长均与施工申报桩长基本相符，各项检测结果均满足设计及规范要求［1］。

4 房屋沉降监测情况

4．1 监测结果

在上部结构施工过程中，建设单位委托第三方于2013年8月—2015年1月对 A1/2#楼、A3/4#楼、B5#楼、B6/7#楼进行了26次沉降观测工作，沉降观测布点见图1。根据观测报告，经统计归纳各楼栋累计沉降量见表5、沉降速率曲线见图2(仅提供A1/2#楼，其他楼栋类似)。

图1 沉降观测布点示意图Fig．1 Schematic diagram of settlement observation points

4．2 沉降分析

根据累计沉降量及各楼栋沉降速率图，分析如下:

(1)各楼栋累计沉降量达41．48～42．86 mm，远超过类似桩基工程的沉降量，桩基沉降处于临界状态，若沉降继续增大，势必造成基础底板开裂，后果严重。

(2)各楼栋结构基础的倾斜均满足《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)5．3．4 条款要求［2］，整个建筑未发生不均匀沉降。

表5 各楼栋累计沉降量Table 5 Accumulated settlement of the building

(3)2015年1月17日后沉降速率均＜0．04 mm/d，各楼栋沉降均已进入稳定收敛阶段，满足《建筑变形测量规范》(JGJ8—2007)5．5．5 条款要求［3］。

5 沉降量计算分析

根据试验试桩及工程桩试桩静载验收结果，本工程桩基承载力及试验桩沉降均满足设计及规范要求。

图2 A1/2#楼沉降速率曲线图Fig．2 Curve of A1/2#building sedimentation rate

根据工程桩低应变、超声波、钻芯检测结果，本项目桩基桩身完整性、检测深度范围内桩身强度、桩端沉渣均小于规范和设计要求，检测桩长均与施工申报桩长基本相符，各项检测结果均满足设计及规范要求，施工质量满足要求。

本工程桩端持力层为⑥-2卵石层，群桩距径比＜6，有效桩长46 m，长径比57，会产生群桩效应。

群桩效应是指群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和这一现象，可根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)中 5．5．7-5．5．11 条计算桩基沉降［4］。

现以A1/2#楼为例，工程桩有效桩长46．1 m，承台底埋深4．0 m，工程桩入持力层⑥-2卵石层6．0 m，持力层平均厚度11．6 m，桩端压缩层平均厚度:⑥-2卵石层5．6 m，⑦-1角砾岩强风化层2．0 m，沉降计算深度至⑦-2角砾岩中风化层顶。

根据建筑物设计参数、桩基设计参数，式中荷载效应准永久组合下承台底平均附加压力p0=688 kPa。

根据桩基平面布置，矩形长宽比6，查桩基规范附录D进行沉降计算(表6)。

表6 桩基计算沉降量Table 6 Calculated settlement of pile foundation 单位:mm

s'=s1+s2=160．34 mm

根据桩基规范式 5．5．9-1、式 5．5．9-2，并查附录E，经计算 ψe=0．403 7 。

根据桩基规范5．5．11条，经内插法计算经验系数ψ =0．547 。

s=ψ·ψe·s'=0．547 ×0．403 7 ×160．34=35．41 mm同理，可计算出其它楼栋桩基沉降量(表7)。

表7 各楼栋计算沉降与实测沉降对比Table 7 The comparison between the calculated settlement and the measured settlement of the each building

根据上表对比结果，计算最终沉降小于实测沉降，可认为与受当地经验、持力层情况、土的压缩性、土层剖面等因素影响的经验系数选择有关，本案例桩端持力层为卵石层，设计计算沉降时将经验系数平均上调约0．11，再根据沉降计算结果调整桩基设计，使最终沉降满足规范要求。

6 结语

鉴于以上群桩沉降量计算及分析，按照等效作用分层总和法(即桩基规范法)进行计算，通过引入桩基等效沉降系数ψe，考虑了群桩桩距、桩径、桩长等几何特性诸因素对桩基础沉降的影响。但经验系数ψ的取值受当地经验、持力层情况、土的压缩性、土层剖面等因素影响较大，对可压缩性持力层中群桩沉降量设计计算时，可考虑将经验系数调大一点，充分考虑地域性、地层等情况对群桩沉降量的影响。

本文不足之处为仅从一个工程实例分析群桩基础桩端位于可压缩性地层时，得出沉降量计算经验系数上调值存有局限性，仅供本地区的设计施工人员参考。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑基桩检测技术规范:JGJ106—2014［S］．北京:中国建筑工业出版社，2014．

［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑地基基础设计规范:GB50007—2011［S］．北京:中国建筑工业出版社，2011．

［3］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑变形测量规范:JGJ8—2007［S］．北京:中国建筑工业出版社，2007．

［4］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．建筑桩基技术规范:JGJ94—2008［S］．北京:中国建筑工业出版社，2008．

(责任编辑:陈文宝)