復雜地質(zhì)條件軟弱地基樁基設計問題探討2022

朱春明（研究員國建筑科學研究院有限公司地基基礎研究所建研地基基礎工程有限責任公司2022.3目錄一、軟弱地基出現(xiàn)問題的工程二、浙江舟山化工項目基礎設計三、昆明春之眼基礎沉降復核一、軟弱地基出現(xiàn)問題的工程1、某沿海煉油項目2、某海邊機場項目3、某海邊別墅項目4、某島上油庫項目一、某沿海煉油項目1、有樁設備和無樁設備的沉降差由于泵、管廊、儲罐等設備的基礎都有樁，以地面為支撐面的支架沒有樁，有樁設備和無樁管線支撐的沉降差造成管線支撐與基礎脫離，失去支撐作用。泵出入口管線支架懸空地面閥組支撐與基礎脫離2、地下與地面連接管線拉拽變形因地基發(fā)生沉降，引起如裝置區(qū)地面設備的排污、退油管線下沉，與地上設備連接的管線形成拉拽力。排污線法蘭解口后無法合口泡沫泵出口法蘭錯位3、埋地管線因沉降變形嚴重導致泄漏由于場地地基承載力和穩(wěn)定性問題，水平位移及不均勻沉降問題造成埋地管線、管井變形嚴重，主要表現(xiàn)在：1）埋地管線接口松脫和破壞、管身斷裂；2）埋地管線的沉降量大于排水管線的設計坡度，可能形成局部段平坡、倒坡，降低過流能力；3）地基的沉陷導致地下排水管線堵塞，使得污水從檢查井涌出，造成漫溢；4）埋地管線破壞后的漏水滲漏，又可能對地基形成沖刷，造成整個周邊地塊地基的破壞，甚至淘空基礎。穿井管線變形焊口裂縫地井開裂4、地坪下陷破裂由于軟弱土層沉降還沒完成，地坪產(chǎn)生不均勻沉降將長期存在。罐區(qū)地面開裂裝置地面開裂5、機泵出入口管線應力裝置區(qū)機泵（如汽提塔底泵）與出入口管線連接法蘭有應力。凝析油常壓塔塔底泵導熱油泵二、某海邊機場項目場地原始地貌為淺海—海岸堆積階地，地勢開闊、平坦；后經(jīng)人工回填、改造，形成人工填海陸地。場地淤泥及回填雜土層較厚。主體采用樁基礎，其余采用獨基或碎石樁、換填、強夯。機庫的室內(nèi)、室外地坪均出現(xiàn)了大面積且較大值的沉降。室內(nèi)地坪的沉降量最大接近20cm，平均值大約15~18cm。室外地坪沉降均值在12~15cm左右。運控中心沉降部位主要出現(xiàn)在外圍地坪、安檢通道與運控主體交界的部位，例如出入口，室外樓梯，多數(shù)沉降值略超過10cm。沉降部位平面示意圖三、某海邊別墅項目場地為填海區(qū)域，填海時間為：2012年底回填完成，本地塊開始施工時回填時間僅為一年左右時間；填海厚度約為：0.50~28.80m；淤泥質(zhì)粘土層厚1.10~30.70m；回填材料為：山劈石、碎石，粒徑大小不均，最大粒徑超過直徑2米。（填海時未進行海床內(nèi)淤泥清除，因此回填區(qū)域內(nèi)分布大量淤泥區(qū)）。施工期間場地內(nèi)部分地塊做了強夯（陰影部分為強夯區(qū)）。項目距離海邊較近，場地地下水與海水聯(lián)系密切，較豐富，地下水受海水潮汐影響較大。強夯位置示意圖四、某島上油庫項目層頂深度(m)層底深度(m)層頂高程(m)層底高程(m)層厚(m)地層編號巖土名稱①1②1素填土0.002.282.285.782.530.250.252.283.50粉質(zhì)粘土-3.25②3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土5.7850.16-3.25-47.6344.38④3⑤1圓礫50.1653.7453.7483.10-47.63-51.21-51.21-80.573.58粉質(zhì)粘土29.36⑥3⑩2粗砂83.1087.8287.8290.46-80.57-85.29-85.29-87.934.722.64強風化熔結(jié)凝灰?guī)r中等風化熔結(jié)凝灰?guī)r⑩390.4693.72-87.93-91.193.26二、浙江舟山化工項目基礎設計１、工程概況２、設計面臨難題：差異沉降、水平荷載、負摩擦力３、施工面臨難題：管樁入巖工程概況擬建場區(qū)魚山速度復雜的地質(zhì)條件復雜的地質(zhì)條件復雜的地質(zhì)條件地層情況：①人工填土：主要為開山區(qū)碎石、塊石，一般粒徑200～600mm，最大粒徑約2000mm，厚度7-8m。②淤泥質(zhì)土：灰色，流塑，欠固結(jié)，厚度1.0-35m，fak=55kPa

。③-1

粉質(zhì)粘土（Q3m）：灰色，軟可塑，中等壓縮性，fak=140kPa。③-2

粉質(zhì)粘土（Q3al+m）：灰黃色，可塑，中等壓縮性，fak=160kPa。③-3

含礫粉質(zhì)粘土：硬可塑～硬塑，中低壓縮性，fak=240kPa。③-5

礫砂：中密～密實，低壓縮性，fak=200kPa。③-6

角礫：中密～密實，低壓縮性，

fak=250kPa。④-1

粉質(zhì)粘土：硬塑，低壓縮性，

fak=220kPa。④-2含礫粉質(zhì)粘土：硬塑，低壓縮性，

fak=300kPa。④-4含粘土碎石：中密，低壓縮性，

fak=400kPa。⑤-2

強風化凝灰?guī)r：塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，軟巖，極破碎，低壓縮性，fak=800kPa。⑤-3中風化凝灰?guī)r：，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀及少量碎塊狀，不可壓縮，fak=3600kPa設計面臨難題1、差異沉降問題2、水平荷載3、負摩擦力煤倉設計方案設計方案滿堆煤工況計算半堆煤工況計算負摩擦力計算樁1管樁端承樁樁2管樁摩擦樁樁3灌注樁端承樁樁4灌注樁摩擦樁樁的施工樁的施工引入新的工法—DJP復合管樁三、昆明春之眼基礎沉降復核1、項目介紹2、地質(zhì)概況3、沉降計算4、調(diào)整建議5、結(jié)論與建議（一）、項目介紹春之眼項目,由建筑高度407米的主塔、308米的副塔和8層群樓組成，是昆明首個建筑高度超過400米、地下五層的城市中心地標建筑。項目凈用地面積為31594.14平方米，總建筑面積592572.08平方米。其中，地上總建筑面積459921.97平方米，地下建筑面積132650.11平方米。項目地處高原地震帶（抗震設防烈八度、地震分組為第三組地區(qū)），毗鄰盤龍江和多條地鐵線，地質(zhì)條件較復雜，從設計到施工都面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。項目邀請了全球最高建筑迪拜哈利法塔設計團隊SOM擔綱項目主塔設計，副塔邀請了臺灣101大廈設計團隊李祖原大師主創(chuàng)設計，裙樓商業(yè)邀請了深圳湃昂國際建筑設計顧問有限公司PHA團隊主創(chuàng)設計。施工圖設計由全國超高層設計經(jīng)驗豐富的上海華東設計總院負責，同時聘請了強大的專家顧問團隊負責整個項目的技術(shù)支持。7月27日，迄今為止世界抗震設防等級最高的超高層建筑（抗震設防烈八度、地震分組為第三組）俊發(fā)集團春之眼項目，在北京全國抗震超限審查委員會進行審查，審查意見為：修改后通過。（二）、沉降復核各方提供的內(nèi)容：1）SOM提供的ETABS結(jié)構(gòu)建模數(shù)據(jù)；2）SOM提供的ETABS計算結(jié)果—B4層節(jié)點坐標及反力；3）甲方提供詳細勘察報告；4）華東院提供主塔、副塔及裙房樁基布置圖；5）華東院提供副塔及裙房荷載圖；6）華東院提供SOM公司計算的主塔沉降計算書；7）華東院提供副塔沉降計算書；8）甲方提供春之眼基巖埋深等高線圖；9）甲方提供主塔前期試樁檢測報告。建研地基計算內(nèi)容：主樓塔沉降復核該建筑物的基礎型式為樁筏基礎，筏板厚度5.5m，筏板底面相對標高-23.1

m

(±0.00對應的地質(zhì)資料標高是1893.20

m)，樁端落在第⑩

粉砂層或⑩

粉質(zhì)黏土層中，采12用樁端后壓漿進行處理，總樁數(shù)485根，樁徑1

m，樁長76.1m，局部（左上角）樁長75.1m。1)

第四系人工堆積（Q4ml）層①1層——雜填土：層厚0.50～12.00

m，平均層厚3.45

m。①2層——素填土：層頂埋深0.00～4.70

m，層厚0.80～6.20

m，平均層厚3.07m。2)

第四系沖洪積（Qal+pl）層②1層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深1.20～7.30

m，層厚0.50～4.50

m，平均層厚1.83

m。②2層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深0.80～6.80

m，層厚0.50～3.90

m，平均層厚1.79

m。3)

第四系沖湖積（Qal+l）層③1層——圓礫：層頂埋深4.10～14.00

m，層厚0.60～9.70

m，平均層厚4.53m。③2層——粉砂：層頂埋深3.80～26.30

m，層厚0.40～10.40

m，平均層厚3.03

m。③3層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深5.10～25.40

m，層厚0.50～10.80

m，平均層厚3.02m。③4層——黏土：灰色。層頂埋深6.80～23.30

m，層厚0.60～4.80

m，平均層厚1.70m。④1層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深17.80～36.50

m，層厚0.50～13.30

m，平均層厚3.33m。④2層——粉砂：層頂埋深20.40～36.40

m，層厚0.40～10.40

m，平均層厚2.16m。④3層——泥炭質(zhì)黏土：層頂埋深24.00～31.50

m，層厚0.70～2.30

m，平均層厚1.38

m。⑤1層——粉砂：層頂埋深30.00～42.50

m，層厚0.50～9.40

m，平均層厚3.88

m。⑤2層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深30.7～41.50

m，層厚0.50～7.80

m，平均層厚1.64m。⑥1層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深34.00～59.20

m，層厚0.50～19.00

m，平均層厚4.25m。⑥2層——粉砂：層頂埋深36.20～60.30

m，層厚0.50～11.10

m，平均層厚2.44m。⑦1層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深50.30～78.20

m，層厚0.40～13.80

m，平均層厚2.71m。⑦2層——粉土：層頂埋深53.00～76.80

m，層厚0.20～8.80

m，平均層厚2.16

m。⑦3層——泥炭質(zhì)黏土：層頂埋深49.30～79.60

m，層厚0.50～5.30

m，平均層厚1.64

m。⑧1層——粉砂：層頂埋深70.20～81.50

m，層厚0.80～9.30

m，平均層厚3.71

m。⑧2層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深71.30～88.50

m，層厚0.60～7.50

m，平均層厚2.64m。⑧2層——粉質(zhì)黏土：層頂埋深71.30～88.50

m，層厚0.60～7.50

m，平均層厚2.64m。⑨1層——粉質(zhì)黏土：具中壓縮性。層頂埋深77.00～101.0

m，層厚0.50～11.00

m，平均層厚3.18m。⑨2層——粉土：層頂埋深80.10～98.60

m，層厚0.40～9.40

m，平均層厚2.63

m。⑨3層——泥炭質(zhì)黏土：層頂埋深77.00～102.5

m，層厚0.40～4.80

m，平均層厚1.80

m。⑩1層——粉砂：灰、褐灰、淺灰色。密實。飽和。顆粒級配較差，均勻性較好。夾腐草等腐殖物。具中壓縮性。層頂埋深81.60～111.20

m，層厚1.60～14.70

m，平均層厚7.28m。⑩2層——粉質(zhì)黏土：蘭灰～褐灰色。硬塑～堅硬狀態(tài)。飽和。該層夾鈣質(zhì)結(jié)核塊，局部夾薄層粉土。具中壓縮性。層頂埋深94.50～110.30

m，層厚0.60～5.20m，平均層厚1.83m。111層——粉質(zhì)黏土：蘭灰～褐灰色。硬塑～堅硬狀態(tài)。飽和。該層夾鈣質(zhì)結(jié)核塊，局部夾薄層粉土。具中壓縮性。層頂埋深100.70～143.00

m，層厚0.50～20.80m，平均層厚3.88m。112層——粉土：灰、褐灰、淺灰色。密實。稍濕。夾腐草等腐殖物，局部相變?yōu)榉凵皩?。具中壓縮性。層頂埋深101.60～139.00

m，層厚0.50～5.20m，平均層厚1.91

m。113層——泥炭質(zhì)黏土：深灰、黑灰色。硬塑狀態(tài)。飽和。該層局部有機質(zhì)富集，漸變?yōu)槟嗵?。具中壓縮性。層頂埋深98.10～140.20

m，層厚0.50～8.40

m，平均層厚2.53m。4)

第四系坡殘積（Qdl+el）層121層——粉質(zhì)黏土：黃褐、黃、淺灰色。硬塑～堅硬狀態(tài)。飽和。該層含少量風化礫石。具中壓縮性。層頂埋深115.70～147.80

m，層厚1.30～20.90

m，平均層厚9.33m。122層——粉土：黃褐、黃、淺灰色。密實。稍濕。該層含少量風化礫石。具中壓縮性。層頂埋深114.20～150.00

m，層厚1.30～4.50

m，平均層厚2.33m。5)

石炭系威寧組灰?guī)r（C2w）層131層——石灰?guī)r：青灰、淺灰色。隱晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，中～厚層狀，中～微風化。節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，巖體較完整，巖溶現(xiàn)象表現(xiàn)多為溶蝕孔及細小溶蝕裂隙。巖芯多呈柱狀，一般大于10

cm，局部受鉆具擾動破碎至碎塊狀。巖芯采取率大于60%。RQD

=50，巖體基本質(zhì)量等級為III級。132層——石灰?guī)r：青灰、淺灰色，局部夾淺黃灰。隱晶結(jié)構(gòu)，中風化為主，局部強風化，節(jié)理及裂隙很發(fā)育，巖體破碎-極破碎，巖溶不發(fā)育。巖芯多呈碎塊狀～短柱狀。巖芯采取率約10～20%。巖體基本質(zhì)量等級為V級。地質(zhì)資料對位荷載文件荷載位置圖沉降復核樁基沉降計算方法樁基規(guī)范等效作用分層總和法計算點坐標=(-0.16,-0.50)規(guī)范：新《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)上部荷載及承臺重引起壓應力P上

=

1295.94kPa

(面積

3827.89m*m)承臺底土本身壓應力P土

=

436.59kPa承臺底平均附加應力

P0=

859.35kPa樁底深度HP=99.14

水頭深度

HW=13.20

平均容重

AVEGAM=18.83矩形塊No.長邊A(m)

短邊B(m)

均壓P(kPa)123433.2833.2833.2833.2828.75

859.3528.75

859.3528.75

859.3528.75

859.35壓縮層No.模量Es(kPa)

厚度DZ(m)壓縮量Si(mm)12345678940000.26000.40000.26000.26000.26000.26000.45000.26000.7.02

150.600.000.000.000.002.481.560.050.230.640.000.000.000.0080.7650.170.887.2610

26000.20.4511

26000.12

26000.13

45000.14

26000.15

45000.16

45000.17

27000.18

45000.19

27000.20

30000000.21

20000000.22

30000000.10.49

313.540.000.860.440.100.410.0013.5511.771.616.399.42

218.860.000.000.000.000.000.001.818.420.050.14∑S=

876.02

(mm)壓縮厚度

Z=

43.928

(m)平均模量

Es=

29.144

(MPa)Dp=1.00

S/d=2.81

L/d=76.06

Nb=20.47樁基等效沉降系數(shù)=0.37492008樁基規(guī)范經(jīng)驗系數(shù)=0.5586計算經(jīng)驗系數(shù)

ψ=1.0000沉降量

S=

183.46

(mm)上海規(guī)范MIDLIN法計算點坐標=(

10545.25,

-2667.15)總荷載=4960722.00

(kN)承臺(筏)面積=

3827.89

(m*m)總面荷載=

1295.94

(kPa)有效面荷載=

859.35

(kPa)土承擔面荷載=0.00

(kPa)單樁均荷載=

6782.48

(kN)樁數(shù)=485序號

壓縮深度

ES附加應力

土自重應力

計算厚度沉降12340.751.502.253.0040.00

316.35

1011.5540.00

806.23

1018.6840.00

437.14

1025.8140.00

388.03

1032.950.750.750.750.755.9416.4828.1535.90樁身壓縮量PLDELT=