本工程为28层高层建筑，地下室1层，地上建筑高度99.8米，剪力墙结构。本工程抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。本工程地基基础设计等级甲级，建筑场地类别为Ⅱ类，无液化土层。

 

　　本工程原设计基础采用墙下局部筏形承台板和桩基的形式，基桩为预应力高强管桩PHC-500（120）AB-C80，桩长约20-22m，桩端进入5-1层强风化细砂岩不小于0.5m.，单桩竖向抗压承载力特征值Ra=2150KN。

 

　　地质状况自上而下表一：

 

　　二、桩基倾斜描述

 

　　总桩数318根，全部施工完毕后，进行桩基检测，由于基坑施工原因，部分桩基产生偏位倾斜且桩身完整性经小应变检测为Ⅲ类桩，其中A区大部分管桩倾斜率在10%以内，B区大部分管桩倾斜率在10%～15%，C区大部分管桩倾斜率在5%以内，桩基承载力已不能满足支承上部结构荷载要求。

 

　　三、CM三维高强复合地基加固处理

 

　　3.1.处理方案

 

　　上部高层主体结构荷载较大，而土质较差，在满足结构安全等的前提下，经对多种基础处理方案进行比较，如采用单一补桩或采用厚度较大的筏板或两者相结合的方式或采用CM三维高强复合地基等，本工程地基处理最终采用CM三维高强复合地基的形式，将上部结构较大的集中力变为均匀的、较小的基底均布应力，使已施工管桩、补充的C桩、M桩及土共同承担上部荷载，共同协调变形，在施工周期、难度及成本上都有较大优势。

 

　　CM复合地基是由C桩（刚性桩）、M桩（亚刚性桩或柔性桩）、桩间土及褥垫层四部分组成，CM复合地基处理通过合理确定桩的间距形成土的三维应力状态，交叉和深浅布置C桩和M桩补强了深浅部的地基刚度分布，组合成优化的平面及空间刚度梯度，大幅度提高了复合地基的承载力，同时亦使建筑物的沉降大幅度下降[1]，[2]。

 

　　本工程尚未施工的基础由局部筏形承台板变更为整体平板式筏基，筏板厚1.7m，CM桩顶垫层（素砼+砂垫层）厚0.4m，根据地勘报告，基底主要处于2-2层淤泥质粉质粘土，取fak=55kPa。

 

　　C桩采用已施工完毕的预应力高强管桩PHC-500（120）AB-C80，承载力不足部分补充长螺旋泵压砼灌注桩，本工程补充的长螺旋泵压砼灌注桩，采用C20素混凝土，成桩直径D=500mm，要求以强风化岩面为桩端持力层，有效桩长为20-22m。M桩采用深层搅拌桩，成桩直径D=600mm，A区、B区有效桩长L=11m，C区有效桩长L=9m。

 

　　原管桩初步处理：

 

　　先对预应力高强管桩的Ⅲ类桩进行灌芯加固，采用C45细石混凝土灌芯，灌芯深度为桩身损坏处以下2米，灌芯内配置钢筋笼，其构造及钢筋数量详相应管桩图集，Ⅲ类桩灌芯加固后经小应变检测均转变为Ⅰ类桩与Ⅱ类桩。

 

　　其余管桩须进行封桩头处理，桩顶填芯混凝土深度为2m，桩顶填芯混凝土等级为C45。在浇灌桩顶填芯砼前，应先将桩内壁浮浆和杂物清除干净，并采用微膨胀砼浇灌。管桩不锚入基础，详见CM桩大样图。

 

　　再选择偏位倾斜率较大且原桩身完整性为Ⅲ类桩的基桩进行单桩竖向抗压静载试验，为设计提供依据。

 

　　C桩：原管桩318根（已施工完毕），新增长螺旋泵压砼灌注桩80根

 

　　M桩：水泥土搅拌桩308根

 

　　3.2、单桩竖向抗压承载力特征值[3]：

 

　　3.2.1、C桩长螺旋泵压砼灌注桩单桩竖向抗压承载力特征值，经计算取700kN

 

　　3.2.2、M桩经计算，单桩竖向抗压承载力特征值由桩身强度控制单桩承载力，其值A区、B区、C区都取80kN

 

　　3.2.3、C桩原已施工管桩已施工管桩单桩竖向抗压承载力特征值取值：

 

　　根据静载试验结果及桩倾斜率分析，A区综合静载试验结果单桩承载力特征值取为1750kN；B区综合静载试验结果单桩承载力特征值取为1450kN；C区综合静载试验结果单桩承载力特征值取为1900kN。

 

　　3.3、复合地基承载力特征值计算[4]：

 

　　上部荷载F=609200kN；筏板面积A=1252m2；筏板自重G=53210kN，Pk=529kPa，取上部荷载标准值：Pk=530kPa。

 

　　承载力计算（A区）：共布置C桩长螺旋泵压砼灌注桩36根，C桩原管桩162根，M桩147根。基础面积A=618m2.mc=0.0114，mM=0.0672，mG=0.0514，fspk==542pa>Pk=530Kpa，满足承载力要求。

 

　　承载力计算（B区）：共布置C桩长螺旋泵压砼灌注桩38根，C桩管桩43根，M桩30根。基础面积A=182m2，mc=0.0410，mM=0.0466，mG=0.0464，fspk=530pa>Pk=530Kpa满足承载力要求。

 

　　承载力计算（C区）：共布置C桩长螺旋泵压砼灌注桩6根，C桩管桩113根，M桩131根。基础面积A=452m2，mc=0.0026，mM=0.0819，mG=0.0491，fspk==530.7pa>Pk=530Kpa满足承载力要求。

 

　　其中：fspk--复合地基承载力特征值。

 

　　mc、mM、mG--C桩、M桩和管桩的面积置换率。

 

　　3.4、沉降计算[5]

 

　　经计算，角点沉降为12mm，中点沉降37.3mm，符合规范要求

 

　　3.5、结果检测及评价：

 

　　对C桩进行了低应变检测，检测结果合格。

 

　　进行了复合地基原位静载试验，试验结果合格，塔楼复合地基承载力特征值达到了530kpa，符合上部结构的基础承载力要求。

 

　　主楼主体施工后，进行了长期的沉降观测，累计沉降量最大值仅为21mm，符合规范要求。

 

　　四、结语

 

　　（1）桩基承载力丧失，处理涉及费用较大，正确选择处理方案，非常重要。本工程采用CM复合地基进行处理，保证了工期和质量，且节约了投资，应为较成功的一例。

 

　　（2）该软土场地高层建筑的地基处理，CM复合地基调动了深层土和浅层土的承载力，取得了高强度、小变形的复合地基效果，由于C桩以强风化岩面为桩端持力层和下卧层，沉降控制的亦很好。

 

　　参考文献：[1].曹建中CM桩复合地基研究与应用硕士学位论文河海大学2006

 

　　[2].张玉成C？M？长？短？桩？复？合？地？基？的？设？计？及？应？用建筑技术2007.3Vol.38No.3

 

　　[3]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范

 

　　[4].DGJ32/J68-2010CM三维高强复合地基技术规程

 

　　[5].GB_50007-2011建筑地基基础设计规范