上海中心大廈樁型選擇與與試樁設(shè)計課件

上海中心大廈樁型選擇與試樁設(shè)計

上海中心大廈樁型選擇與試樁設(shè)計P2目錄工程與地質(zhì)概況1樁型選擇2試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建議5試樁設(shè)計3P2目錄工程與地質(zhì)概況1樁型選擇2試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建P3一、工程與地質(zhì)概況建設(shè)地點：陸家嘴金融中心區(qū)Z3-1、Z3-2地塊建筑面積：約51萬m2（地上38萬m2，地下：13萬m2）;建筑高度：主樓632米，裙房20米；建筑層數(shù)：地下:5層地上:121層1、工程概況P3一、工程與地質(zhì)概況建設(shè)地點：陸家嘴金融中心區(qū)Z3-1、ZP4結(jié)構(gòu)概況鋼筋混凝土核心筒超級組合柱鋼結(jié)構(gòu)外伸臂桁架鋼結(jié)構(gòu)帶狀桁架一、工程與地質(zhì)概況P4結(jié)構(gòu)概況一、工程與地質(zhì)概況P5結(jié)構(gòu)荷載估算一、工程與地質(zhì)概況P5結(jié)構(gòu)荷載估算一、工程與地質(zhì)概況P6場地在深度150米范圍內(nèi)的土層為飽和的粘土、粉土和砂土作為上海市區(qū)樁基主要持力層的⑦2粉細砂層和⑨2細砂層的厚度較市區(qū)其他區(qū)域要厚得多，第⑦層與第⑨層直接相連一、工程與地質(zhì)概況2、地質(zhì)概況P6場地在深度150米范圍內(nèi)的土層為飽和的粘土、粉土和砂土一P7一、工程與地質(zhì)概況P7一、工程與地質(zhì)概況P8一、工程與地質(zhì)概況上海中心場地土層參數(shù)表土層名稱土層描述層底埋深/mγ/kN/m3c/kPaφ/°fs/kPafp/kPa②粉質(zhì)粘土可塑、中等壓縮性2.7~4.518.42018.015/③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土流塑、高壓縮性7.3~10.017.71022.56m以上15/6m以下25④淤泥質(zhì)粘土流塑、高壓縮性15.8~18.016.71411.520/⑤1a粘土軟塑、高壓縮性19.4~21.517.61614.035/⑤1b粉質(zhì)粘土軟-可塑、高-中壓縮性23.5~28.518.41522.045/⑥粉質(zhì)粘土硬塑、中等壓縮性28.1~30.519.84517.060/⑦1砂質(zhì)粉土夾粉砂中密-密實、中等壓縮性34.8~40.518.7332.560/⑦2粉砂密實、中-低等壓縮性63.0~65.519.2033.5702500⑦3粉砂密實、中-低等壓縮性67.2~71.619.1234.0702200⑨1砂質(zhì)粉土密實、中等壓縮性76.0~80.519.1532.0702500⑨2-1粉砂夾中粗砂密實、中-低等壓縮性87.0~92.120.2//702500⑨2t粉質(zhì)粘土可-硬塑、中等壓縮性92.1~100.819.33523.560/⑨2-2粉砂密實、中-低等壓縮性98.5~101.519.7//702500P8一、工程與地質(zhì)概況上海中心場地土層參數(shù)表土層名稱土層描述P9樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建議5試樁設(shè)計3P9樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建議5試樁P102樁型選擇鋼管樁質(zhì)量易保證，樁身強度與剛度高，能進入較深的持力層獲得較高承載力。已在本工程周邊的兩幢超高層建筑上海金茂大廈、上海環(huán)球金融中心中得到成功應(yīng)用。上海金茂大廈、環(huán)球金融中心樁基概況P102樁型選擇鋼管樁質(zhì)量易保證，樁身強度與剛度高，能進P11上海金茂大廈主樓有效樁長65mP11上海金茂大廈主樓有效樁長65mP12

上海環(huán)球金融中心主樓有效樁長59mP12上海環(huán)球金融中心主樓有效樁長59mP13鋼管樁可行性分析鋼管樁在施工過程中存在擠土效應(yīng)，必然對臨近的道路、建構(gòu)筑物等周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響由于要穿越深厚砂層，受靜壓法施工能力的限制勢必采用錘擊法，將產(chǎn)生巨大的噪音相對于其它樁型，鋼管樁的造價高二、樁型選擇P13鋼管樁可行性分析二、樁型選擇P14PHC管樁可行性分析PHC管樁樁身強度高，造價通常低于鋼管樁和鉆孔灌注樁。目前PHC管樁的制作和施工設(shè)備難以穿越深厚密實砂層（⑦1、⑦2）進入持力層獲取較高單樁承載力以滿足荷載的要求。PHC管樁施工存在擠土效應(yīng)。二、樁型選擇P14PHC管樁可行性分析二、樁型選擇P15大直徑超長灌注樁應(yīng)用與發(fā)展超高層建筑和大跨度橋梁的建設(shè)使得基底荷載越來越大，往往要求樁基穿越深厚的土層進入相對較好的持力層以獲取較高的承載力并控制變形，大直徑超長樁的應(yīng)用成為一種趨勢。鉆孔灌注樁施工便利、沒有擠土效應(yīng)，適用于城市復(fù)雜環(huán)境中的建筑工程。注漿施工工藝、設(shè)計方法和工程實踐的成熟發(fā)展，其在上海軟土地區(qū)得到越來越多的應(yīng)用。二、樁型選擇P15大直徑超長灌注樁應(yīng)用與發(fā)展二、樁型選擇P16后注漿灌注樁新樁型的發(fā)展上海工程界成功地采用后注漿技術(shù)來提高常規(guī)鉆孔灌注樁的承載力并減小沉降，后注漿鉆孔灌注樁已在上海地區(qū)得到系統(tǒng)研究，成為超高層建筑普遍采用的樁基型式。樁端后注漿灌注樁在上海鐵路南站、仲盛商業(yè)中心、越洋廣場、虹橋綜合交通樞紐等數(shù)百項工程得到應(yīng)用。陸家嘴區(qū)域大量工程采用了該樁型，如X2地塊工程、平安金融大廈、花旗銀行大廈、合生國際大廈、高寶金融大廈。二、樁型選擇P16后注漿灌注樁新樁型的發(fā)展二、樁型選擇P17二、樁型選擇P17二、樁型選擇P18上海中心大廈采用樁端后注漿灌注樁的相關(guān)技術(shù)問題根據(jù)上海中心大廈荷載的要求，若采用灌注樁，必將為大直徑超長的后注漿灌注樁，預(yù)估樁徑在1m左右，樁端持力層為⑨2層，總樁長約80m，需要通過樁型試驗解決相關(guān)技術(shù)問題：深厚砂層（近60m）中大直徑樁的成孔質(zhì)量與工效樁端、樁側(cè)聯(lián)合后注漿工藝后注漿大直徑超長灌注樁的承載能力與變形特性C50高強度等級的水下混凝土材料與施工大直徑超長灌注樁的成樁質(zhì)量P18上海中心大廈采用樁端后注漿灌注樁的相關(guān)技術(shù)問題P19樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建議5試樁設(shè)計3P19樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁結(jié)果分析4結(jié)論與建議5試P20試樁方案試樁編號樁徑/mm樁長/m有效樁長/m試樁類型SYZA0110008863樁側(cè)樁端聯(lián)合后注漿SYZA0210008863樁側(cè)樁端聯(lián)合后注漿SYZB0110008863樁端后注漿SYZC0110008863常規(guī)灌注樁三、試樁試驗設(shè)計P20試樁方案試樁編號樁徑/mm樁長/m有效樁長/m試樁類型P21試樁設(shè)計樁型：后注漿鉆孔灌注樁樁徑：1000mm樁長：88m持力層：⑨2層粉砂夾中粗砂試樁樁身混凝土強度等級：C50樁端后注漿量：2.5t樁側(cè)后注漿：4道，0.5t/道雙套管隔離開挖段側(cè)摩阻力后注漿灌注樁預(yù)估極限承載力：

24000-26000kN三、試樁試驗設(shè)計P21試樁設(shè)計三、試樁試驗設(shè)計P22雙套管設(shè)計外套管內(nèi)徑：Φ1160mm內(nèi)套管內(nèi)徑：Φ1050mm壁厚：12mm防失穩(wěn)支撐肋間距5m設(shè)置1道支撐肋與內(nèi)套管焊接支撐肋與外套管內(nèi)壁的間距為2mm。外套管管底進行封堵三、試樁試驗設(shè)計P22雙套管設(shè)計三、試樁試驗設(shè)計P23三、試樁試驗設(shè)計P23三、試樁試驗設(shè)計P24

施工技術(shù)要求試成孔在試成孔施工完成后的72小時內(nèi)每6小時一次測定孔徑曲線和孔底沉渣厚度，了解孔壁隨時間的穩(wěn)定性及沉渣厚度。成樁由于樁端位于深厚砂層，成孔過程中采用濾砂裝置過濾泥漿；成孔的垂直度偏差不大于1/300，二次清孔后沉渣厚度<50mm。每根試樁應(yīng)有完整記錄，內(nèi)容應(yīng)包括孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度、泥漿比重、泥漿粘度、泥漿含砂率、充盈系數(shù)等技術(shù)指標，和鉆孔、兩次清孔、水下混凝土灌注等施工過程記錄。P24施工技術(shù)要求試成孔P25后注漿樁端注漿：在樁身對稱設(shè)置2根注漿管，樁端注漿水泥用量為2.5t樁側(cè)注漿：樁側(cè)設(shè)置4道注漿斷面，每道注漿斷面注漿孔數(shù)量不少于4個，且沿樁周均勻分布。每道樁側(cè)注漿水泥用量為500kg。驗證施工機具與工藝，確定施工參數(shù)指標，形成施工導(dǎo)則，指導(dǎo)工程樁施工。P25后注漿P26

檢測要求載荷試驗4根試樁皆做破壞試驗4根試樁皆進行樁身軸力測試采用沉降桿法測試樁端和樁身位移樁身混凝土質(zhì)量檢測低應(yīng)變動測：4根試樁+9根錨樁超聲波檢測：4根試樁鉆孔取芯：4根試樁樁身混凝土取芯，并測定芯樣的強度P26檢測要求載荷試驗P27三、試樁試驗設(shè)計試樁量測沉降量測截面：樁頂、樁身埋深-52m、樁端。樁身埋深-52m和樁端沉降量測設(shè)置沉降桿。樁身應(yīng)力量測：采用分布式光纖和傳統(tǒng)應(yīng)變計同時量測。P27三、試樁試驗設(shè)計試樁量測P28施工設(shè)備與工藝GPS-20型鉆機、三翼雙腰箍鉆頭6BS型砂石泵ZX-250型泥漿凈化裝置優(yōu)質(zhì)納基膨潤土人工造漿粘土層正循環(huán)，砂土層泵吸反循環(huán)成孔P28施工設(shè)備與工藝P29三、試樁試驗設(shè)計P29三、試樁試驗設(shè)計P30三、試樁試驗設(shè)計P30三、試樁試驗設(shè)計P31試成孔質(zhì)量兩個試成孔72小時成孔檢測表明：隨靜止時間增長，深部砂層存在縮徑現(xiàn)象，但總體上孔壁穩(wěn)定性較好。P31P32施工結(jié)果與分析（續(xù)）成孔質(zhì)量4根試樁與9根錨樁最小直徑：994~1010mm；最大直徑：1057~1233mm垂直度：0.25~0.54，平均為0.3沉渣厚度：5.0~9.0cm，平均為7.33cm充盈系數(shù)：1.01~1.16，平均為1.07

P32施工結(jié)果與分析（續(xù)）P33施工結(jié)果與分析（續(xù)）施工工效單樁的平均成孔時間60小時40分；錨樁鋼筋籠下籠平均時間6小時43分試樁鋼筋籠下籠平均時間10小時40分；單樁混凝土方量約70方，平均澆灌時間3小時20分一根樁的施工時間總計約3天P33施工結(jié)果與分析（續(xù)）P344試樁結(jié)果分析結(jié)論與建議5樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁設(shè)計3載荷沉降分析樁身軸力分析樁側(cè)摩阻力分析樁端阻力分析樁身壓縮分析P344試樁結(jié)果分析結(jié)論與建議5樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試P35四、試驗結(jié)果分析之載荷沉降分析試樁Q-s曲線

試樁SYZA02、SYZB01和SYZC01發(fā)生刺入破壞；試樁SYZA01達到加載極限尚未破壞；注漿樁極限承載力不小于26000KN，未注漿樁僅為8000kN。P35四、試驗結(jié)果分析之載荷沉降分析試樁Q-s曲線試樁SYP36

各試樁不同深度處Q-s曲線的比較

樁側(cè)樁端聯(lián)合后注漿樁SYZA02沉降小于樁端后注漿樁SYZB01，表明樁側(cè)樁端聯(lián)合后注漿樁控制沉降變形優(yōu)于樁端后注漿樁；隔離失去作用的試樁SYZA01沉降明顯小于兩根隔離成功的后注漿樁，表明未隔離試樁將高估工程樁控制沉降變形能力；常規(guī)樁SYZC01沉降遠大于后注漿樁，表明未注漿樁不但總承載力較小且控制沉降變形能力較差。

四、試驗結(jié)果分析之載荷沉降分析P36各試樁不同深度處Q-s曲線的比較樁側(cè)樁端聯(lián)合后注P37試樁編號SYZA02SYZB01極限荷載下試樁沉降/mm樁頂56.869.4樁身-52.2m13.217.4樁端2.44.0工作荷載下試樁沉降/mm樁頂18.420.2樁身-52.2m0.61.8樁端0.10.4極限荷載與工作荷載下各試樁的變形情況表

在極限荷載下，試樁樁端沉降較小，表明樁頂沉降主要由樁身壓縮產(chǎn)生；在設(shè)計工作荷載下，樁端沉降幾乎為零，樁身-52.2m處沉降也很小，表明此時樁頂沉降幾乎全部由樁身上部分壓縮產(chǎn)生。四、試驗結(jié)果分析之載荷沉降分析P37試樁編號SYZA02SYZB01極限荷載下試樁沉降/mP38各試樁軸力曲線四、試驗結(jié)果分析之樁身軸力分析除試樁SYZA01外，其余三組試樁在埋深0-25m樁段樁身軸力無變化，表明雙層鋼套管完全隔離了樁土接觸；注漿類型不同影響荷載沿樁身傳遞；在極限荷載作用下，試樁樁端處軸力約為樁頂荷載的10%，表明傳遞至樁端的荷載較小，試樁反映出摩擦樁特性。

P38各試樁軸力曲線四、試驗結(jié)果分析之樁身軸力分析除試樁SYP39各試樁摩阻力曲線四、試驗結(jié)果分析之樁側(cè)摩阻力分析當樁頂荷載較低時，樁側(cè)摩阻力分布曲線呈單峰狀；隨著荷載水平增加，下部土層側(cè)摩阻力逐漸被激發(fā)，側(cè)摩阻力分布曲線峰值呈現(xiàn)不斷增大下移現(xiàn)象；當荷載水平繼續(xù)增大時，樁側(cè)摩阻力分布曲線下部逐漸展開，即樁端附近樁側(cè)摩阻力逐漸發(fā)揮，而樁體上部分樁側(cè)摩阻力逐漸發(fā)揮至極限，并出現(xiàn)不同程度軟化現(xiàn)象。

P39各試樁摩阻力曲線四、試驗結(jié)果分析之樁側(cè)摩阻力分析當樁頂P40

各試樁不同埋深處樁側(cè)摩阻力與樁土相對位移曲線

四、試驗結(jié)果分析粘性土中樁側(cè)摩阻力充分發(fā)揮所需樁土相對位移小于5mm，砂性土中小于10mm；樁側(cè)樁端聯(lián)合后注漿樁側(cè)摩阻力充分發(fā)揮時樁土相對位移小于相同情況下樁端后注漿樁樁土相對位移值。

P40各試樁不同埋深處樁側(cè)摩阻力與樁土相對位移曲線四、P41試樁編號樁側(cè)摩阻力/kN樁端阻力/kN樁端沉降/mm端阻比/%SYZA022259834022.413.1SYZB012417538254.013.7SYZA01291198811.32.9SYZC0178381622.82.0極限荷載下各試樁樁端阻力及端阻比

四、試驗結(jié)果分析之樁端阻力分析樁端后注漿技術(shù)改善了灌注樁樁端承載特性，大幅度提高了樁端土體的承載能力和變形特性，為樁端阻力發(fā)揮提供了條件大直徑超長灌注樁樁端分擔(dān)荷載比例較小，即使采用樁端后注漿技術(shù)，在極限荷載下，其端阻比仍不足14%，表明大直徑超長灌注樁為摩擦型樁

P41試樁樁側(cè)摩阻力樁端阻力樁端沉降端阻比SYZA02225P42試樁編號SYZA02SYZB01SYZA01SYZC01δ1/mm43.252.043.415.2δ2/mm10.813.46.09.8δ/mm54.065.449.425.0δ1/S/%76.674.985.654.9δ2/S/%19.119.311.835.4δ/S/%95.794.297.490.3極限荷載下各試樁樁身壓縮量情況表

四、試驗結(jié)果分析之樁身壓縮分析樁頂沉降主要由樁身壓縮引起，且樁身上部分壓縮量占主要部分；減少大直徑超長灌注樁沉降應(yīng)以控制樁身壓縮為主，提高樁身剛度將有效地減小樁的沉降變形。P42試樁編號SYZA02SYZB01SYZA01SYZC0P43結(jié)論與建議5試樁結(jié)果分析4樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試樁設(shè)計3P43結(jié)論與建議5試樁結(jié)果分析4樁型選擇2工程與地質(zhì)概況1試P44五、結(jié)論樁徑1