减沉桩在云南玉溪某医药项目中的工程实践

【摘要】云南玉溪某医药项目柱网跨度大，荷载大，地基极不均匀，软土层较厚，上部有2.5～4米的粘土层，粘土层地基承载力可以满足要求，但沉降较大。通过对拟采用的基础方案进行了方案比选，介绍了其中设置少量减沉桩的基础方案，通过在条基下设置少量减沉桩后沉降值减小很多，表明多层建筑采用减沉桩后可以减少房屋沉降，同时节省工程造价。

【关键词】减沉桩；复合桩基；沉降计算

0、前言

云南玉溪地区地基土存在大面积的洪积、湖积层，地基土存在厚10～30米的高压缩性、低强度、大空隙比和高含水量的有机质土和泥炭质土层，顶部大多存在1.8～4米的粘土（也叫硬壳层），对于常规的多层建筑，一般情况下浅基础地基承载力和软弱下卧层承载力均能满足要求，但由于软土层较厚，必然产生较大的沉降，影响建筑物的使用，多数自建的民居建筑采用浅基础均由于沉降较大而导致墙体开裂或建筑物倾斜。对于这些建筑物如采用桩基，则基础造价较高，且未充分利用硬壳层，因此有必要探索一种更为经济适用的基础方案。和常规桩基相比，减沉桩的复合桩基可以减少沉降和降低造价。减沉桩在上海、天津等软土地区已有较多的应用，但在玉溪还未曾用过，某医药项目制剂厂房减沉复合疏桩基础设计工程是首例，可为同类工程提供参考。

1、减沉桩的工作机理

对于软土地基上的多层建筑，如果邻近地表的地层具有一定厚度的所谓“硬壳层” ， 由于采用浅基础时的地基变形过大，因而需采用桩基来限制沉降量。在这种情况下，桩是作为减少沉降的措施而设置的，这种当天然地基承载力基本满足建筑物荷载要求而以减少沉降为目的设置的桩，特称为“减沉桩”。减沉桩与浅基础协同工作，形成减沉复合疏桩基础。

减沉复合疏桩基础的桩距不小于6d（d为减沉桩直径），上部荷载由桩和桩间土共同承担，桩的截面一般较小，间距较大，以保证桩间土承担大部分上部荷载，随着上部结构荷载的增加，房屋沉降增加，荷载开始主要由桩承担，从而桩基随之产生沉降。基础底的桩和土的沉降是相等的，基础承载力的可靠度主要由浅基础承载力作保证。

减沉桩设计采用变形控制设计方法，主要对存在深厚软土层的多层建筑的绝对沉降和整体倾斜、挠曲和结构柱脚间的差异沉降进行控制。减沉桩的受力机理比较复杂，其受力性状与常规桩距的桩基础有明显的不同，对此目前相关资料显示研究得还不够，规范条文也比较模糊，因此学术上有不同的观点，争论焦点主要是在正常使用条件下，减沉桩的实际受力是在单桩承载力特征值还是在极限承载力或在两者之间工作。有关资料分别显示：①通过减沉桩模型试验和有限元分析，认为减沉桩在80%～90%的单桩承载力极限值下工作；②减沉桩的承载力按0.9倍单桩承载力极限值设计，复合桩基可以发挥承台底地基土的直接承载作用创造条件；③当浅基础（承台）产生一定沉降时，减沉桩能充分发挥并始终保持其全部极限承载力，具有足够的韧性；④上海规范规定，复合桩基、桩和土共同作用荷载达到群桩极限状态时，荷载全部由桩承担，地基土不承受荷载，单荷载超过桩的极限承载力时，超过部分由基底地基土承担。本文中减沉桩复合桩基设计采用《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中的设计方法，基底附加压力按总荷载扣除单桩承载力极限值的0.75倍进行计算。

2、工程概况

3、地基持力层性质

根据勘察报告及总平面图，项目场地开阔，总图场地设计标高比自然地面低约1米，基底土层不均匀，从自然地面以下土层依次为：

①素填土：全场区均见有分布，层厚0.40～1.50米。

4、基础方案

5、减沉复合桩基沉降计算

（1）、基本参数

桩型：￠500预应力钢筋砼高强管桩，桩长：36m

承台面积控制系数：ξ=1.0

条基底部的地基承载力特征值：fak=160kPa

上部荷载（基底处）标准值：Fk+Gk=232180kN

桩基承台效应系数：ηc=0.6

单桩承载力特征值；Ra=1000kN（实际试桩结果）

按地质剖面中最不利计算桩数

桩数：n=[（ Fk+Gk ）- ηc x fak x AC]/Ra=111

考虑到地基的不均匀性，设计n= 128根。

按单桩承载力特征值计算地基平均附加应力p0

地基平均附加应力：p0= ηpx（F-nx Ra）/AC

=19kPa

等效距径比：sa/d=6.9

沉降计算经验系数：ψ=1.0

桩身范围内平均桩侧极限摩阻力：q（__）su=38 kPa=0.038MPa

桩身范围内平均压缩模量：E（__）s=3.4 MPa

由桩土相互作用产生的沉降：ssp=280x（0.038÷3.4）x500/6.92

=33mm

承台等效宽度：BC=12.4m

根据地质剖面图，选择代表性钻孔ZK4计算

岩土编号 岩土名称 土层深度

（m） 压缩模量

（MPa） 土层厚度

（m）

1 粉质粘土 3.5 5.75 3.5

2 有机质土 4.5 1.47 1.0

3 粘土 9.5 4.84 5.0

4 有机质土 10.5 1.47 1.0

（2）、附加应力计算：

编号 距基底深度

zi（m） 压缩模量

Esi（MPa） 附加应力系数

ai 平均附加应力系数

ai（___）

2 3.0 5.75 0.239 0.2470

3 3.5 5.75 0.234 0.2455

5 6.0 4.84 0.205 0.2353

20 29.5 2.59 0.064 0.1357

σ=∑aix19=56.3