某检察院办案技术楼试桩方案设计.doc

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1、精品论文推荐某检察院办案技术楼试桩方案设计郭宏智，陈庆寿 中国地质大学（北京），北京 （100083） E-mail：摘要：本文通过单桩承载力估算及分析，将原试桩方案进行了修改，经过对试桩进行自平 衡检测证实改良方案满足设计荷载要求，从而为新的工程桩参数设计提供了理论依据，降低了工程成本，缩短了施工工期。关键词：钻孔灌注桩，承载力估算，设计 中图分类号：TU41.引言某检察院办案技术楼工程设计为地上办公和地下停车场的综合建筑，属一类多层民用建 筑。地上共 6 层，地下二层和夹层。基坑开挖深度为 12.45m，基础桩采用钻孔灌注桩，开 工前拟施工三根试桩作为设计依据。2.工程地质概况场地范围内岩

2、土层按其岩性特征和物理力学指标差异可分为 4 个工程地质层、10 个亚 层，地层变化较大，地层分布及土性特征自上而下为1：-1 杂填土层-2 素填土层-1 粉质填土层，层厚 0.604.00m，局部缺失。-2 淤泥质粉质粘土层，层厚 0.904.50m。-3 粉质粘土夹粉土，厚度 1.709.70m。-1 粉质粘土层，厚度 2.006.00m，局部缺失。-2 粉质粘土夹粉土，厚度 3.0011.60m。-1 强风化砂砾岩层，厚度 4.3011.30m。-2a 中风化砂砾岩层（破碎），棕红紫红色，岩芯呈碎块夹碎石状，碎裂状结构， 钙泥质胶结，胶结度较差，节理裂隙十分发育，砾石含量约 3060，粒

3、径 0.56cm，主 要成分为石英砂岩、灰岩、凝灰岩等，多呈次棱角棱角状，岩芯锤击易碎，浸水软化，岩 体基本质量等级为V级。厚度 2.209.80m，局部缺失。-2 中风化砂砾岩层，棕红紫红色，岩芯呈短柱、柱状，间夹碎块，砂砾结构，块 状构造，钙泥质胶结，胶结度较好，节理裂隙较发育，砾石含量约 4060，粒径 0.56cm， 主要成分为石英砂岩、灰岩、凝灰岩等，多呈次棱角棱角状，岩芯锤击可碎，浸水软化， 岩体基本质量等级为IV级。此层勘察时未揭穿，最大揭露厚度 7.40m。主要地层承载力特征如下表：表 1 桩基工程设计参数一览表层号土层名称钻孔灌注桩抗拔系数i桩端极限阻力标准值qpk桩周土极限

4、侧阻力标准值 qsik-1粉质粘土400.70-2淤泥质粉质粘土160.65- 5 -3粉质粘土加粉土300.70-1粉质粘土640.75-2粉质粘土加粉土400.70-1强风化砂砾岩2000700.65-2a中风化砂砾岩（破碎）Frk=5.8Mpa0.70-2中风化砂砾岩Frk=8.6Mpa0.703.原设计试桩方案本工程设计试桩三根，试桩兼做工程桩，持力层为中风化砂砾岩（-2）层，设计要求 桩端进入中风化砂砾岩（-2）层不少于 1500mm。两根桩径 1000mm 的桩设计抗压承载 力特征值（标准值）为 4000KN，一根桩径 1000mm 的桩设计抗压承载力特征值（标准值） 为 3000

5、KN，由于采用旋挖钻机成孔，钻机进入中风化砂砾岩（-2）层前需钻穿厚达 2.209.80m 的中风化砂砾岩（-2a）层，施工困难较大， 现依据工程地质勘察报告对本工程桩 承载力作如下评估。4.单桩承载力估算及分析4.1 试桩一设计桩径 800，桩顶标高-13.80，按钻孔编号 G8 计算，无-2a 层，主要地层参数如 下：-1 h1=1.22+0.3=1.53-2 h2=3.3，qsik=20-1 h3=9，qsik=35-2 h4=1.5，由于l1=1.53+3.3+9=13.8310, 故取 s=1.152 原设计 hr=1.5，hr/d=1.5/0.8=1.875，查规范 JGJ94-9

6、4 表 5.2.11，经插值计算得：r=0.052,p=0.28单桩抗压承载力特征值估算为2：Ra=3.140.81.15(1.5332+3.320+935)+3.140.81.50.0528600+0.70.5030.288600=3774KN3000KN满足设计要求。 若取 hr=0.4，hr/d=0.4/0.8=0.5，则依据规范和插值计算得2：r=0.023,p=0.43， 相应的单桩抗压承载力特征值估算为2：Ra=3.140.81.15(1.5332+3.320+935)+3.140.80.50.0238600+0.70.5030.438600=2792KN3000KN不能满足设计要

7、求。 若 hr=0.8，hr/d=0.8/0.8=1，则依据规范和插值计算得2：r=0.045,p=0.37， 相应的单桩抗压承载力特征值为2：Ra=3.140.81.15(1.5332+3.320+935)+3.140.80.80.0458600+0.70.5030.378600=3140KN3000KN满足设计要求。故建议本试桩桩端进入中风化砂砾岩（-2）层不少于 0.8m。4.2 试桩二设计桩径 1000，桩顶标高-14.00，按钻孔编号 G8 计算，桩端进入中风化砂砾岩-2层 1.5m。本钻孔位于钻孔编号 XB2 附近，由于此处的-2a 层勘察报告中勘察孔未穿透，根据附 近勘察孔资料：

8、 J4 处-2a 层厚 6.2m，J2 处-2a 层厚 2.7m，取其平均值 4.5m 为 XB2 附近-2a 层厚。-1 h1=1.33+0.1=1.43， qsik=32kpa-2 h2=7.5，qsik=20-1 h3=7.8，qsik=35-2a h4=4.5，h4r/d=4.5/1=4.5, 依据规范和插值计算得2：r=0.077-2 h5=1.5，h5r/d=1.5/1=1.5, 依据规范和插值计算得：r=0.045，p=0.37由于-2a 层较破碎，取折减系数 0.6。 又：l=1.43+7.5+7.8=16.7310, 故取 s=1.15 单桩抗压承载力特征值为2：Ra=3.1

9、411.15(1.4332+7.520+7.835)+3.1414.50.0770.68600+3.1411.50.0458600+0.7850.70.378600=9049.5KN4000KN由此可见，该桩承载力远大于设计值。其原因是该处存在约 4.5m 厚的中风化砂砾岩-2a 层。虽然-2a 层和-2 层相比较为破碎一些，但其他性状差别不大，尤其是其单桩嵌岩侧 阻力仍然很大。 若取嵌入-2a 层深度为 2.5m，hr/d=1.5/1=2.5， 依据规范和插值计算得2：r=0.07850.6, p=0.3850.6 单桩抗压承载力特征值为2：Ra=3.1411.15(1.4332+7.520

10、+7.835)+3.1412.50.07850.65800+0.7850.70.60.3855800=4572.9KN4000KN因此，该试桩若设计为桩端进入中风化砂砾岩（-2a）层不少于 2.5m，仍能满足设计 要求的 4000KN。 若将桩径改为 800mm，桩端进入-2a 层 2.4m，则 hr/d=2.4/0.8=3， 依据规范和插值计算得2：r=0.0830.6, p=0.340.6 单桩抗压承载力特征值为：Ra=3.140.81.15(1.4332+7.520+7.835)+3.140.82.40.0830.65800+0.5030.70.60.345800=3511.6KN由此可

11、见桩径改为 800mm 以后，单桩承载力不能满足上部荷载要求，但若选三根 800的桩取代原设计的 1000 的两桩承台，则 33571.6=10714.840002=8000KN，仍然可以满 足设计要求。故本工程可用三根 800 取代两根 1000 的桩作为一组工程桩。4.3 试桩三试桩 3 位于勘察钻孔 J5 附近，设计桩径 1000，主要地层参数如下：-3 h1=2.92， qsik=15-2 h2=4.9，qsik=20-1 h3=9，qsik=35-2a h4=4.9，hr/d=4.9/1=4.9，r=0.076,p=0.17，frk=5.8Mpa-2 h4=4.9，hr/d=1.5/

12、1=1.5，r=0.047,p=0.26，frk=8.6Mpa单桩抗压承载力特征值为2：Ra=3.1411.15(2.9215+4.920+935)+3.1414.90.0760.65800+3.1411.50.0478600+0.7850.70.268600=8848.68KN4000KN同试桩二一样，试桩三穿过 4.9m 厚的-2a 层，此层的桩端极限阻力标准值 qpk 仍然很 高，这是造成该桩抗压承载力远大于设计值的主要原因。 若选桩径 1000，桩端进入-2a 层 3m，hr/d=3/1=3， 依据规范和插值计算r=0.0830.6,p=0.340.6， 单桩抗压承载力特征值为2：Ra

13、=3.1411.15(2.9215+4.920+935)+3.14130.0830.65800+0.7850.70.340.65800=5020.5KN4000KN该桩承载力仍能满足设计要求。 若将桩径改为 800，桩端进入-2a 层 2.4m， 单桩抗压承载力特征值为：Ra=1649.50.8+2720.80.8+650.20.5030.785=3912.8KN4000KN该桩承载力也能基本满足设计要求。5.桩端持力层分析本工程钻孔灌注桩由于-2a 层厚度为 2.2-9.8m，变化范围较大，有些部位工程勘察孔 尚未穿透-2a 层，所以原设计将工程桩的桩端持力层一律打穿-2a 层放到-2 层并

14、入岩1.5m。尽管-2 层 frk=8.6Mpa 较-2a 层（frk=5.8Mpa）稍高一些，但岩层 frk 越低，其桩侧 阻力和桩端阻力发挥得愈充分，况且性状上只是-2a 层较-2 层稍破碎一些，仍属中风化 砂砾岩层，也可作为桩端持力层。若将桩端持力层一律放在-2 层，桩身穿越-2a 层和-2 层，由以上承载力估算分析 知，嵌岩深度过深，桩长过大，造成单桩抗压承载力特征值远远大于设计值，施工工期长， 也无必要，所以对-2a 层要有正确的认识，-2a 层可以作为工程桩的桩端持力层，只要适 当增加嵌岩深度即可，这是本工程的技术关键。6.结论及建议（1）建议-2a 层也可作为工程桩的桩端持力层，

15、嵌岩深度适当增加，hr=（2-3）d；（2）在无-2a 层处，-2 层作为桩端持力层，hr=（0.5-1）d；（3）建议桩径应尽可能减小，一律采用 800 为佳；（4）建议建议原设计三根试桩参数调整为：试桩一：桩径 800，-2 层为桩端持力层，嵌岩深度 hr=0.5m； 试桩二：桩径 800，-2a 层为桩端持力层，嵌岩深度 hr=1.6m； 试桩三：桩径 800，-2a 层为桩端持力层，嵌岩深度 hr=2.4m；7.试桩结果分析由于本文的计算和分析是在试桩三入岩钻进十分困难的情况下进行的，此时三根试桩 均已开始施工，所以设计院根据本文分析将三根试桩的参数调整为：试桩一：桩径调整为 1000

16、，位置也作了调整，桩端调整为进入-2a 层 0.5m； 试桩二：桩径 1000，桩端调整为进入-2a 层 0.5m；试桩三：桩径 1000，已达到原设计要求，桩端进入-2 层 1.5m。 三根试桩施工结束后由东南大学应用自平衡试桩法进行了桩基检测，检测结论如下：试桩一： 极限承载力为 9559KN，特征值为 4780KN； 试桩二： 极限承载力为 9575KN，特征值为 4787KN； 试桩一： 极限承载力为 9447KN，特征值为 4723KN；均满足设计要求，充分证明，同-2 层一样，-2a 层同样可以作为本工程桩的桩端持力层。参考文献1 江苏省人民检察院办案技术楼岩土工程勘察报告R200

17、4542-1，江苏省地质工程勘察院，2004 2 JGJ94-94 建筑桩基技术规范S 北京：中国建筑工业出版社1995Testing Pile Design on Procuratorate Office BuildingGuo Hongzhi，Chen QingshouChina University of Geoscienses(Beijing)，Beijing （100083）AbstractBased on stratum analysis and estimate on single pile carrying capacity, the new design on testing

18、 pile is put forward in this paper. The data of pile testing also prove it meets the designed value of subgrade bearing capacity, which support a new design of engineering pile parameter, lowered the cost and shorten the time limit of this project.Keywords：cast-in-place pile，bearing capacity evaluation，design作者简介：郭宏智（1968-），男，河南灵宝人，中国地质大学(北京)，博士在读，岩土工程 专业，主要从事岩土工程方面设计施工等研究工作，时任该项目总工程师。