某高层建筑桩筏基础桩间土反力原位测试研究

摘
要：通过对陕西省邮政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行原位测试，分析得到了西北黄土地区高层建筑桩筏基础的
沉降特性、桩间土反力分布、桩顶反力分布、桩间土与桩承担竖向荷载的比例，其结果可供实际工程设计及高层建筑结构设 计计算理论研究参考。 关 键 词：沉降观测；桩间土反力；桩顶反力-原位测试 文献标识码：A 中图分类号：TU 473
收稿日期：2003-03-10 修改稿收到日期：2004-03-10 作者简介：齐良锋，女，1973 年生，博士，讲师，主要从事岩土力学和结构工程的教学和科研工作。
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岩
土
力
学
2004 年
2.2
地质条件 工程场地地形较平坦，地貌单元属皂河古河道
区，地下水属潜水类型，稳定水位埋深为 11.15～ 12.0 m，地下水对混凝土结构无腐蚀性。场地地基 土自上而下主要由人工填土、第四纪全新世冲洪积 黄土状土、冲积中砂、粉质粘土及中更新世冲积粉 质粘土、中砂、粉土等构成（详见表 2） 。工程场地 各层地基土均为中压缩性、超固结土；饱和砂土及 粉土为不液化土层。建筑地基可按非湿陷性黄土地
第 25 卷第 5 期 2004 年 5 月
文章编号： 1000－7598－(2004) 05―827―05
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.25 No.5 May 2004
某高层建筑桩筏基础桩间土反力原位测试研究
齐良锋 1，张保印 2，简 浩 3
（1. 上海应用技术学院 土木与建筑工程系，上海 200235；2. 西安建筑科技大学 土木工程学院，陕西 西安 710055； 3. 上海岩土工程勘察设计研究院，上海 200002）
Abstract: Our research team had a test in situation on Net Management Center Mansion of Shaanxi Telecom Office, and got some distribution rules of settlement, reaction of soil among piles, pile’s reaction, the proportion of load carried by pile and soil among piles. The analysis results can be used in real structure design and computing theoretical research of high-rise building in loess area. Key words: settlement observation; reaction of soil among piles; pile’s reaction; test in situ
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本工程沉降特性如下： (1) 内筒沉降稍大于外筒沉降，随着上部荷载 的增加，沉降变化趋势基本一致。 “a”点以前，沉 的自重应力引起的变性； “a”点以后，沉降速率有 所增加，而后渐缓，其反映了附加应力引起的变形 特点。它类似于深埋箱形基础的所谓三阶段的特 点。 同时， 施工速度对沉降速率也有一定的影响 （如 表 1 和图 2 示，沉降速率变化，施工速度也有所变 化） 。 (2) 主体结构封顶时， 最大差异沉降为 2. 7 mm； 建筑物内筒平均沉降为 16.295 mm，外筒平均沉降 为 15.5 mm，内外筒平均沉降差为 1.37 mm，整体 平均沉降仅有 15.74 mm。 (3) 在上部结构建到 5 层左右，整体略微向东 倾斜； 建到 10 层时， 东西和南北方向出现最大差异 沉降，之后随着结构层数的不断增加，各轴线上的 沉降差异均不大。 (4) 南侧区域的沉降初始较大，而后与其它测 房基坑开挖影响所致。 (5) 建筑物沉降量较小且较为均匀，沿外筒四 周的沉降量小于内筒四周，基本呈“碟形Байду номын сангаас分布； 整体倾斜值很小，基本上不发生倾斜，建筑物可视 为均匀下沉。
表 2 地层结构及土的物理力学性质指标 Soil’s indexes of physical and mechanical characteristics
w /% 23.1 24.5 27.1 24.8 22.9 20.5 24.6 25.3 20.9 24.9 23.0 23.6 γ /kN・ m-3 17.9 19.8 19.7 20.0 20.3 21.3 20.0 20.1 20.6 20.1 20.4 20.3 e 0.874 0.704 0.758 0.698 0.642 0.527 0.691 0.692 0.585 0.687 0.637 0.652 IL 0.39 0.50 0.64 0.45 0.32 0.57 0.49 0.43 0.47 0.52 0.44 0.38 Sr /% 72.8 N = 22.1 击 94.4 96.7 96.3 96.5 100 96.3 98.6 96.5 97.9 N = 50 击 97.7 N ＞50 击 97.5 0.18 0.17 10.16 10.74 qc /kPa 2 998 4 371 4 662 3 205 5 673 2 748 3 302 3 190 fs /kPa 100.3 106.1 196.1 112.6 129.8 79.9 125 147.1 a0.1-0.2 /MPa-1 0.16 0.19 0.26 0.20 0.15 0.13 0.19 0.16 0.13 0.16 Es0.1-0.2 /MPa-1 14.44 10.26 7.24 9.86 11.73 12.24 10.30 11.48 12.45 11.83
3
3.1
现场测量
基础沉降 沉降观测从±0.00 开始至主体结构封顶，主体
结构封顶时各测点沉降值（不包括由筏板和两层地 下室自重引起的沉降部分）如表 3，沉降与结构层 数关系曲线见图 2，相关轴线上各施工阶段沉降随 层数增加的分布规律见图 3。
第5期
齐良锋等：某高层建筑桩筏基础桩间土反力原位测试研究
表 3 主体结构封顶时各测点的沉降值 Table 3 Settlement data of major structure completed
观测点 编号 1 2 3 4 5 6 7 沉降值 / mm 16.3 15.5 15.8 15.2 15.3 15.1 15
层数/层 层数/层 0 0 -5 沉降量/mm -10 -15 6 12 18 24 30 36 0 0 6
Research on reaction of soil among Piles of Pile-raft Foundation of high-rise building by test in situ
QI Liang-feng1, ZHANG Bao-ying2, JIAN Hao3
(1. Department of Civil Eng., Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China; 2. School of Civil Eng., Xi’an Univ. of Arch. &Tech., Xi’an 710055, China; 3. Shanghai Geotechnical Investigations & Design Institute ,Shanghai 200002, China ; )
5.5×105 m2，主体部分建筑层数地上 36 层，塔楼 3 层，地下 2 层，总高度 143.3 m，位于 8 度地震区， 结构抗震按 8 度设防。上部结构采用剪力墙薄壁内 筒和密排柱外框筒组成的筒中筒结构，结构平面布 置如图 1 所示， 柱截面 1 400 mm×1 400 mm，侧墙 厚 400 mm。基础采用整体桩筏式基础，筏板厚度 为 2.5 m，底面标高－13.7 m，底板挑出边轴线长度 最大为 2.6 m，最小为 2.3 m，其上覆素土至室外地 坪；钢筋混凝土灌注桩采用泥浆护壁工艺（反循 环） ，工程桩直径为 0.8 m，桩长 60 m，混凝土强 度 C35，布桩 271 根，单桩极限承载力标准值 13.1 MN。施工进度和增荷情况如表 1 所示。
Fig.1
表 1 施工进度及结构自重荷载 Table 1 Construction progress and dead load
时间 /年-月-日 2000-04-16 05-25 09-27 10-04 10-21 11-03 12-07 12-27 2001-03-14 层数 /层 筏板
－2 －1
1
引 言
在高层建筑桩筏 （箱） 基础的常规设计方法中，
2
2.1
工程概况[6]
场地概况 陕西省邮政电信网管中心大楼的建筑总面积为
是把全部上部荷载由桩承担，桩间距采用 3~4 倍桩 直径（边长） ，忽略桩间土的承载力，同时，增加底 板的厚度。近十几年来的工程测试和理论研究表明， 桩间土能够承担一定的上部荷载[1, 2]， 由于各地区土 质不同，桩间距、上部结构形式等各异，桩间土承 担荷载的比例也不一致。目前，国内针对软土地区 高层建筑桩筏（箱）基础桩间土承载力研究较多， 取得了许多成果，并在工程设计中考虑利用桩间土 的承载力，取得了很好的效果[3]。在西北黄土地区， 高层建筑迅速发展，但由于其土质的独特性[4,5]，不 能照搬其它地区的经验，本课题组通过对陕西省邮 政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行原位测 试，对黄土地区的高程建筑桩筏基础桩间土承载力 进行了分析和研究。
图 1 结构平面与沉降观测点布置图 Structural plan and layout of observation points of settlement
基设计。 2.3 监测 为监测筏板与桩顶和筏板与土接触面的受力情 况，在基底 1/4 面积范围内、纵横方向对称轴上以 及结构的 4 个角区，间隔埋设了 57 个钢筋应力计 （JXG-1 型钢筋应力传感器） ， 50 个土压力盒 （JXY-4 型双膜土压力传感器） 。二者结构均为钢弦式传感 器，以钢弦作为传感元件，工作方式为脉冲间歇激 发式，布置图略。 为了监测基础沉降，在地上一层的剪力墙和柱 上设置了 20 个永久测点（图 1） 。 数据为从 2000 年 4 月 7 日 （筏板浇筑完第一天） 开始至 2001 年 9 月 26 日结构封顶测试结果。在一 年多的实测中，除个别无讯号外，其余测试元件都 一直正常工作， 保证了测试数据的连续性和完整性。