车库抗拔桩案

设计方案

一、工程概况

该项目是由建工房产公司开发位于上海市浦东新区周浦镇，东至经二路、南至瑞安路、西至经一路、北至沈梅路。

本工程拟建建筑物主要为7栋14~18层高层住宅及一层门卫、街坊站、社区服务放等，场地内设1个1层地下车库。地下车库建筑面积为5392m2,平时可满足居民停车需要，战时可作人员掩蔽。本次设计区域内拟建建筑物性质详见下表。

二、设计依据

1.主要设计规范和规程

结构设计以下列国家标准、行业标准和地方标准为依据：

1 建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068－2001

2 建筑工程抗震设防分类标准GB 50223－2008

3 建筑结构荷载规范（2010年版）GB 50009－2001

4 混凝土结构设计规范GB 50010－2010

5 建筑抗震设计规范GB 50011－2010

6 高层建筑混凝土结构与技术规程JGJ 3－2002

7 砌体结构设计规范GB 50003—2001

8 钢结构设计规范GB 50017-2003

9 建筑地基基础设计规范GB 50007－2002

10 建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002

11 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008

12 地下工程防水技术规范GB 50108－2008

13 建筑抗震设计规程DGJ 08-9-2003

14 地基基础设计规范DGJ08-11-2010

15

上海市大型居住社区周康航拓展基地C-04-01地块岩土工程

勘察报告(详勘)

2013年2月

编号

GL2013-01-HY1-010-1 注：

1.国家和本地建设主管部门发布的有关专业技术文件和本工程项目建设主管部门的批文。

2、建筑专业提供的设计图纸及其他专业提供的有关资料。

3、计算程序：

1）中国建研院编制的结构平面计算机辅助设计软件PMCAD（2010.07版）。。

2）中国建研院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE（2010.07版）。

3）中国建研院编制的基础工程计算机辅助设计软件JCCAD（2010.07版）。

三、设计荷载

1.设计中主要活荷载

地下小型汽车 4kN/m2

消防车活荷载： 35 kN/m2（板）、20 kN/m2（梁）

不考虑消防车时活荷载： 5kN/m2

配电间及水泵房： 10.0kN/m2

注：以上各项荷载中未包括的内容均按照国家、地方现行有关规范标准及实际情况执行。

2.地震作用

a)抗震设防类别：标准设防类。

b)建筑场地类别：上海IV类，场地特征周期为0.90s。

c)结构阻尼比： 0.05。

d)抗震设防列度为：7度，设计地震分组为第一组，设计基本加速度值为0.10g。

e)计算地震作用时采用重力荷载包括下列：

100% 恒荷载 50% 楼面活荷载

f)多遇地震αmax值：0.08。

3.结构安全等级、使用年限

该建筑工程结构的安全等级可定为二级，结构的设计使用年限为70年。

四、地质条件

1.根据上海广联建设发展有限公司提供的《上海市大型居住社区周康航拓展基地B-07-06、B-08-05地块岩土工程勘察报告》（GL10-Y-172），本场地地质条件如下：

场地地基土条件

2.桩侧极限摩阻力标准值f

s 和桩端极限端阻力标准值f

p

表

注：1、上表中各土层的f s值和f p值除以安全系数2即为相应的特征值；

3. 地形地貌及周边环境

本项目位于上海市浦东新区周浦镇，东至经二路、南至四号河、西至经一路、北至瑞安路。场地地貌类型为滨海平原地貌，场地内地形略有起伏。标高一般在4.02~3.98m 之间。

4.地基土的构成与特征

根据勘察报告，拟建场地68.45m深度范围内的地基土属第四纪全新世及上更新世沉积物，主要由饱和粘性土、粉性土及砂土组成。按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异，可划分为7个主要层次。拟建场地有古河道分布，受其影响，暗绿色硬土⑥层及⑦1-1层局部缺失。：

（1）第①1-1层为灰色杂填土，以建筑垃圾为主；第①1-2层为灰黄色素填土，由粘性土

组成，含植物根茎；

第①2层为黑色浜底淤泥，含有机质、腐殖物，有臭味。

（2）第②层为褐黄色～灰黄色粉质粘土，层顶标高为 3.62~0.52m，层厚为0.00~2.20m，可

塑、压缩性中等

（3）第③层为灰色淤泥质粉质粘土，层顶标高为 2.29~-3.47m，层厚为0.30~3.40m，流塑、压缩性高等。

第③夹层为灰色砂质粉土，层顶标高为 1.42~-0.98m，层厚为0.60~3.80m，稍密、压缩性中等。

(4) 第④层为灰色淤泥质粘土，层顶标高为-3.44~-5.75m，层厚为8.70~10.90m，流塑、

压缩性高等。

地下车库区域基坑底部的地基土为③层灰色淤泥质粉质粘土，该土层具有流变性，开挖时易产生蠕变、剪切破坏和流土现象。

五、地基土的分析与评价

5.1场地的稳定性和适宜性

根据拟建场地的工程地质条件，本场地无滑坡、危岩和崩塌、泥石流、岩溶、采空区等不良地质作用和地质灾害，属稳定场地，适宜建造本工程各类建筑物。

5.2 场地地震效应

根据本次勘察地层资料,按上海市工程建设规范《建筑抗震设计规范》(DGJ08-9-2003)和国家标准《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008 年版)的有关条文确定，场地的抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0.10g，所属的设计地震分组为第一组，场地土软弱场地土，建筑场地类别为Ⅳ类。根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008 年版），本场地属抗震不利地段。

5.3地下水

上海地区的地下水，主要有浅部土层的潜水，部分地区浅部土层中的微承压水和深部粉

性土、砂土层中的承压水，对本工程设计及施工有影响的是潜水。拟建场地潜水受大气降水及地表径流补给，本次勘察期间所测得地下水静止水位埋深为0.20～0.50m，其绝对标高在3.37～3.93m，钻孔地下水位埋深详见“建筑物及勘探点平面布置图”（编号：1）。上海市年平均地下

水位埋深为0.50m~0.70m 之间，建议低水位埋深为1.50m，高水位埋深为0.50m，设计应根据不利组合进行选用。勘察期间在勘察范围及场地周围未见明显污染源，在G1 和G3 孔内各取一组地下水水样进行水质分析，根据本次勘察水样分析报告，判定该场地地下水对Ⅲ类场地环境中的混凝土有微腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。在长期浸水条件下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。场地内地下水埋藏较浅，地基土呈饱和状态，根据上海市工程经验，当地下水对混凝土有微腐蚀性时，地基土对混凝土亦有微腐蚀性。

5.4不良地质条件

根据本次勘察揭示，场地内有较多暗浜分布，其中5～7 号住宅楼及地下车库区域存在暗浜，暗浜的最大深度为2.60m，在进行地基基础设计、施工时需考虑其不利影响。

5.5桩基

由地基土构成可见，拟建场地在⑤1b及以上主要为饱和的粘性土，工程力学性质较差，埋深较浅，不宜作为桩基持力层。

第⑤3层灰色粉质粘土，层顶标高为-20.23~-22.15m，含水量平均值为35.6%，孔隙比平

均值为1.017，压缩系数平均值为0.46MPa-1，静探Ps 值为1.87MPa，可作为地下车库抗拔桩

的桩端土层及社区服务用房的桩基持力层。

第⑥层暗绿粉质粘土，局部缺失，层顶标高为-20.53~-22.73m，含水量平均值为24.2%，

孔隙比平均值为0.704，压缩系数平均值为0.24MPa-1，静探Ps 值为2.78MPa，可作为地下车

库抗拔桩的桩端土层及社区服务用房的桩基持力层。

第⑦1-2 层草黄色粉质粘土夹粘质粉土层，层顶标高为-22.84~-26.69m，含水量平均值为25.9%，孔隙比平均值为0.756，压缩系数平均值为0.26MPa-1，静探Ps 值为4.09MPa。该层局部缺失且分布不均，一般不宜作为本工程高层的桩基持力层。

第⑦1-3 层草黄色砂质粉土，层顶标高为-26.22~-31.69m，含水量平均值为26.2%，孔隙

比平均值为0.764，压缩系数平均值为0.14MPa-1，静探Ps 值为7.64MPa，力学性质好，可

作为本区域高层建筑的桩基持力层。

第⑦2-1 层灰黄色粉砂，层顶标高为-34.63~-38.98m，含水量平均值为27.1%，孔隙比平

均值为0.787，压缩系数平均值为0.13MPa-1，静探Ps 值为11.38MPa。工程力学性质良好，但该层层面埋深较大，从经济合理性上考虑，不宜作为本工程桩基持力层。

根据各拟建建筑物荷载条件及地层分布条件，现对各拟建物桩基持力层选择分析如下：各幢建筑桩基入土深度亦可根据设计所须的桩基承载力和沉降估算结果确定。部分位于古河道区域的拟建物桩基在沉降及差异沉降验算满足要求的情况下，可采用相同或不同

桩长，相同或不同持力层的桩基方案。

六、抗拔桩设计

1设计原则：

（1）抗拔桩设计必须满足承载力、强度、变形和稳定的要求。

（2）新技术的推广应用

（3）先试桩后设计

2、桩型比选

桩型的选择不仅要考虑拟建建筑物的性质，同时还受到工期（施工便利）、经济效益及

周围环境等因素的制约。本工程可选用PHC管桩、钻孔钻注桩、注浆成型扩底钢管桩。

●PHC管桩价格相对于钻孔桩来说较低，购买运输方便，具有成套的成熟的制作工艺，施工速度快，压桩方便，可根据具体地方采用锤击，顶部静压，抱压工艺。一承载力直观，可根据抬架或者静压读数方便确定。

●钻孔钻注桩机械化作业，施工简单；钢筋笼、砼可集中加工、配送，也可以现场加工，作业方便；施工速度快，工艺成熟，相当来讲过程中安全可靠。

●注浆成型扩底钢管桩

针对传统钢管桩作为抗拔桩存在的制约因素，借鉴注浆成型螺纹钻孔灌注桩和注浆成型扩底钻孔灌注桩施工工艺，现提出了一种新型桩基，即注浆成型扩底钢管桩。在不根本改变传统钻孔灌注桩施工工艺的情况下，穿插进行注浆扩底装置加工、安装以及注浆成型，对施工进度影响非常小，施工工艺简单。传统钢管桩无论采用打入工艺还是压入工艺，都需要大型专业施工机械，设备投入比较大。而注浆成型扩底钢管桩采用小型钻机成孔，常规注浆设备注浆成型即可，设备投入少。作为桩基承重构件的钢管，为工厂制作，质量易于控制。注浆成型扩底施工工艺简单，只要控制注浆装置加工、安装质量，施工质量也是完全可以得到保证的。杜绝了钢管桩施工的打入噪音和挤土效应。综合成本低廉。材料消耗量少：节约了混凝土，水泥浆用量比较小；施工设备简易，投入少，施工材料为土工布、塑料管、水泥等常规建筑材料，消耗量少，成本低廉。

针对于本工程而言，注浆成型扩底钢管桩造价、质量可控，对工期影响不大，从新技术推广的角度而言，故本工程的抗拔桩可采用注浆成型扩底钢管桩。

3、桩基设计

本工程工程桩为注浆成型扩底钢管桩，桩身选用Q235螺纹钢管，长度为18m，直径为219mm,

壁厚为6mm，桩数为133根；试桩为注浆成型扩底钢管桩，桩身选用Q345螺纹钢管，长度为23m，

直径为219mm,壁厚为6mm桩数为4根;锚桩采用PHC管桩，型号为PHC 400 A 95-24，桩长24m，

桩径400mm，壁厚为95mm，桩数为8根。具体桩平面布置及桩身详图见附图。

（1）钢管桩设计

（2）扩底装置设计

扩底装置设计桩身下部固定有长6m、直径600mm的土工布袋，材料采用PVC防水帆布.

土工布袋在注浆以后形成一个扩大头，直径为350mm.在土工布袋覆盖的桩身范围内需对

钢管开孔，开孔具体位置和要求见附图。

（3）注浆设计

七、施工方法及要求

总体工艺流程如下：

●利用钻进工艺成孔；

●在钢管桩底端安装注浆扩底装置；

●钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆；

●将安装有注浆扩底装置的钢管桩放入钻孔中；

●水泥浆养护完成后，将高压水泥浆注入钢管及扩底装置中；

●扩底装置在高压水泥浆作用下不断扩张，挤压强化周围土体，最

终在钢管桩底端形成水泥浆体扩大头。

工艺流程图

6.1 成孔

成孔是施工工序中的一个重要环节，其成孔质量的优劣(包括塌孔、缩径、偏斜等)，直接影响钢管的下放以及桩身质量及桩基承载力的优劣，在成孔过程中应注意以下几点：（1）保证钻孔垂直度：施工过程中需保证垂直度1/300，钻孔垂直与否，不仅影响下一步钢管的下放，而且直接关系到其桩基整体受力状态，因此在钻进过程中应经常校核其垂直度，包括对钻孔设备垂直系统的检查。

（2）保证钻孔直径：这也是钻孔过程中值得注意的环节之一。一是为防止塌孔、缩径，其有效的办法是根据不同的地质情况，随时调整钻孔工艺、钻进速度。二是钻头的消耗也是造成孔径偏小的一个重要因素之一，因此应经常检查钻头的直径，如发现其磨损超过一定程度就要及时补焊钻头使其达到要求的直径。

6.3 土工布袋安装要求

土工布袋材料采用pvc防水帆布，安装土工布袋的目的是要实现在注浆以后形成一个扩大头，从而达到提高抗拔承载力的作用，所以土工布袋的安装质量直接影响到试桩的承载力。具体施工中应注意以下问题：

（1）土工布袋的上端和下端采用三道铁丝固定，必须固定牢固。

（2）土工布袋的每隔2m要用松紧带进行固定，防止下钢管时造成错位，影响成桩质量。

（3）在现场操作过程中，务必保证土工布袋的完成性，防止在施工过程中造成土工布袋的损坏，影响成桩质量。

6.5注浆装置安装要求

在后注浆形成扩大头的过程中，需在钢管下部绑扎土工布袋处开洞，形成注浆通道达到填充土工布袋目的。为保证后注浆的压力，在钢管顶部与底部设置封板，并在顶部封板安装单向的注浆阀以及液流阀，这样既能保证注浆压力，也能保证后续注浆时，之前孔内水泥浆沉淀后，孔内上部的地下水能够排出。

注：1）注浆材料水泥砂浆，水灰比为0.5-0.6。

2）根据类似工程经验，一般选择在混凝土浇筑后10~24h后进行注浆挤

扩比较合适，这时水下混凝土基本初凝结束。即钢管外注浆10~24h

后进行钢管内注浆。

3)注浆终止控制标准应该采用注浆量和注浆压力双控制的标准，即按照

设计注浆量和注浆压力控制在1~1.2Mpa以内。

4)设置调压装置，当注浆压力超过规定压力时，自动下调注浆压力，从

而保证注浆压力过大使得土工布袋破裂。

6.7钢管内注浆

钢管内注浆时，在钢管顶部设置预留注浆孔的封板，并在注浆管上安装单向阀，从而确保钢管内持续的注浆压力。土工布袋的扩大后的直径按照350mm计算，各试桩钢管内注浆量见下表：

桩型号试桩桩长/m 注浆量/m3

工程桩32 1.42

试桩29.5 1.35

锚桩27 1.27

七、抗拔桩检测要求

7.1试块强度检验

抗拔桩施工开始后，每天每台钻机做砼试块一组，并送试验单位进行２８天强度测定（包括见证取样）。抗拔桩施工应遵循《建筑地基处理技术规范》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》及有关规范规程的规定。

7.2桩身砼监测

在砼浇筑过程中，严格按要求进行浇筑到场的每车砼均安排专人实测混凝土坍落度，并由监理单位进行检查，坍落度均控制在12～20cm范围内。在监理单位见证下现场随机抽取砼制作试块，根据经监理单位认可的试块留置方案进行留置，其规格为150×150×150mm，标养试块及时送至实验室进行标准养护。

7.3抗拔桩检测

抗拔桩施工完毕后，一般28天后对抗拔桩进行检测，采用静载荷试验进行加固效果的检测，低应变动测检验桩身质量。抗拔试验采用单桩抗拔试验，此外还要进行试块强度试验。

1)单桩抗拔试验为了解抗拔桩和变形特性以及桩土应力比情况，抽取2根抗拔桩进行单桩抗拔试验。

2)低应变动测抽检数量为桩数的10%，随机挑选工程桩进行检测。

7.3 焊缝监测

根据《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》的要求，应注意以下问题：

（1）焊接材料使用前，应检查其外观质量、质量证明文件、外包装和包装标记，并按规定进行烘干。

（2）钢管对接焊缝组对时，内壁错边量应≤壁厚的10%, 且不应大于2mm。

（3）钢管上端与检测设备相连的钢筋采用双面焊接，搭接距离为10d，焊缝长度及高度不

小于设计要求，焊接过程要按照相关规定达到强度。

（4）钢管开孔时，每个截面开三个孔，之间夹角为120o，开孔直径为14mm，每个截面间距为500mm，开孔成梅花形布置。

（5）按设计图焊接螺旋箍、钢筋应力计、固定土工布袋的两道钢筋环、钢管桩底部尖头以及加筋板条，焊接时应该避开钢管开孔。

（6）焊缝要焊接饱满，焊接后要检测封板是否存在漏气现象。