复杂地质条件软弱地基桩基设计问题探讨2022

朱春明（研究员国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所建研地基基础工程有限责任公司2022.3目录一、软弱地基出现问题的工程二、浙江舟山化工项目基础设计三、昆明春之眼基础沉降复核一、软弱地基出现问题的工程1、某沿海炼油项目2、某海边机场项目3、某海边别墅项目4、某岛上油库项目一、某沿海炼油项目1、有桩设备和无桩设备的沉降差由于泵、管廊、储罐等设备的基础都有桩，以地面为支撑面的支架没有桩，有桩设备和无桩管线支撑的沉降差造成管线支撑与基础脱离，失去支撑作用。泵出入口管线支架悬空地面阀组支撑与基础脱离2、地下与地面连接管线拉拽变形因地基发生沉降，引起如装置区地面设备的排污、退油管线下沉，与地上设备连接的管线形成拉拽力。排污线法兰解口后无法合口泡沫泵出口法兰错位3、埋地管线因沉降变形严重导致泄漏由于场地地基承载力和稳定性问题，水平位移及不均匀沉降问题造成埋地管线、管井变形严重，主要表现在：1）埋地管线接口松脱和破坏、管身断裂；2）埋地管线的沉降量大于排水管线的设计坡度，可能形成局部段平坡、倒坡，降低过流能力；3）地基的沉陷导致地下排水管线堵塞，使得污水从检查井涌出，造成漫溢；4）埋地管线破坏后的漏水渗漏，又可能对地基形成冲刷，造成整个周边地块地基的破坏，甚至淘空基础。穿井管线变形焊口裂缝地井开裂4、地坪下陷破裂由于软弱土层沉降还没完成，地坪产生不均匀沉降将长期存在。罐区地面开裂装置地面开裂5、机泵出入口管线应力装置区机泵（如汽提塔底泵）与出入口管线连接法兰有应力。凝析油常压塔塔底泵导热油泵二、某海边机场项目场地原始地貌为浅海—海岸堆积阶地，地势开阔、平坦；后经人工回填、改造，形成人工填海陆地。场地淤泥及回填杂土层较厚。主体采用桩基础，其余采用独基或碎石桩、换填、强夯。机库的室内、室外地坪均出现了大面积且较大值的沉降。室内地坪的沉降量最大接近20cm，平均值大约15~18cm。室外地坪沉降均值在12~15cm左右。运控中心沉降部位主要出现在外围地坪、安检通道与运控主体交界的部位，例如出入口，室外楼梯，多数沉降值略超过10cm。沉降部位平面示意图三、某海边别墅项目场地为填海区域，填海时间为：2012年底回填完成，本地块开始施工时回填时间仅为一年左右时间；填海厚度约为：0.50~28.80m；淤泥质粘土层厚1.10~30.70m；回填材料为：山劈石、碎石，粒径大小不均，最大粒径超过直径2米。（填海时未进行海床内淤泥清除，因此回填区域内分布大量淤泥区）。施工期间场地内部分地块做了强夯（阴影部分为强夯区）。项目距离海边较近，场地地下水与海水联系密切，较丰富，地下水受海水潮汐影响较大。强夯位置示意图四、某岛上油库项目层顶深度(m)层底深度(m)层顶高程(m)层底高程(m)层厚(m)地层编号岩土名称①1②1素填土0.002.282.285.782.530.250.252.283.50粉质粘土-3.25②3淤泥质粉质粘土5.7850.16-3.25-47.6344.38④3⑤1圆砾50.1653.7453.7483.10-47.63-51.21-51.21-80.573.58粉质粘土29.36⑥3⑩2粗砂83.1087.8287.8290.46-80.57-85.29-85.29-87.934.722.64强风化熔结凝灰岩中等风化熔结凝灰岩⑩390.4693.72-87.93-91.193.26二、浙江舟山化工项目基础设计１、工程概况２、设计面临难题：差异沉降、水平荷载、负摩擦力３、施工面临难题：管桩入岩工程概况拟建场区鱼山速度复杂的地质条件复杂的地质条件复杂的地质条件地层情况：①人工填土：主要为开山区碎石、块石，一般粒径200～600mm，最大粒径约2000mm，厚度7-8m。②淤泥质土：灰色，流塑，欠固结，厚度1.0-35m，fak=55kPa

。③-1

粉质粘土（Q3m）：灰色，软可塑，中等压缩性，fak=140kPa。③-2

粉质粘土（Q3al+m）：灰黄色，可塑，中等压缩性，fak=160kPa。③-3

含砾粉质粘土：硬可塑～硬塑，中低压缩性，fak=240kPa。③-5

砾砂：中密～密实，低压缩性，fak=200kPa。③-6

角砾：中密～密实，低压缩性，

fak=250kPa。④-1

粉质粘土：硬塑，低压缩性，

fak=220kPa。④-2含砾粉质粘土：硬塑，低压缩性，

fak=300kPa。④-4含粘土碎石：中密，低压缩性，

fak=400kPa。⑤-2

强风化凝灰岩：块状构造，节理裂隙发育，软岩，极破碎，低压缩性，fak=800kPa。⑤-3中风化凝灰岩：，块状构造，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状及少量碎块状，不可压缩，fak=3600kPa设计面临难题1、差异沉降问题2、水平荷载3、负摩擦力煤仓设计方案设计方案满堆煤工况计算半堆煤工况计算负摩擦力计算桩1管桩端承桩桩2管桩摩擦桩桩3灌注桩端承桩桩4灌注桩摩擦桩桩的施工桩的施工引入新的工法—DJP复合管桩三、昆明春之眼基础沉降复核1、项目介绍2、地质概况3、沉降计算4、调整建议5、结论与建议（一）、项目介绍春之眼项目,由建筑高度407米的主塔、308米的副塔和8层群楼组成，是昆明首个建筑高度超过400米、地下五层的城市中心地标建筑。项目净用地面积为31594.14平方米，总建筑面积592572.08平方米。其中，地上总建筑面积459921.97平方米，地下建筑面积132650.11平方米。项目地处高原地震带（抗震设防烈八度、地震分组为第三组地区），毗邻盘龙江和多条地铁线，地质条件较复杂，从设计到施工都面临诸多困难和挑战。项目邀请了全球最高建筑迪拜哈利法塔设计团队SOM担纲项目主塔设计，副塔邀请了台湾101大厦设计团队李祖原大师主创设计，裙楼商业邀请了深圳湃昂国际建筑设计顾问有限公司PHA团队主创设计。施工图设计由全国超高层设计经验丰富的上海华东设计总院负责，同时聘请了强大的专家顾问团队负责整个项目的技术支持。7月27日，迄今为止世界抗震设防等级最高的超高层建筑（抗震设防烈八度、地震分组为第三组）俊发集团春之眼项目，在北京全国抗震超限审查委员会进行审查，审查意见为：修改后通过。（二）、沉降复核各方提供的内容：1）SOM提供的ETABS结构建模数据；2）SOM提供的ETABS计算结果—B4层节点坐标及反力；3）甲方提供详细勘察报告；4）华东院提供主塔、副塔及裙房桩基布置图；5）华东院提供副塔及裙房荷载图；6）华东院提供SOM公司计算的主塔沉降计算书；7）华东院提供副塔沉降计算书；8）甲方提供春之眼基岩埋深等高线图；9）甲方提供主塔前期试桩检测报告。建研地基计算内容：主楼塔沉降复核该建筑物的基础型式为桩筏基础，筏板厚度5.5m，筏板底面相对标高-23.1

m

(±0.00对应的地质资料标高是1893.20

m)，桩端落在第⑩

粉砂层或⑩

粉质黏土层中，采12用桩端后压浆进行处理，总桩数485根，桩径1

m，桩长76.1m，局部（左上角）桩长75.1m。1)

第四系人工堆积（Q4ml）层①1层——杂填土：层厚0.50～12.00

m，平均层厚3.45

m。①2层——素填土：层顶埋深0.00～4.70

m，层厚0.80～6.20

m，平均层厚3.07m。2)

第四系冲洪积（Qal+pl）层②1层——粉质黏土：层顶埋深1.20～7.30

m，层厚0.50～4.50

m，平均层厚1.83

m。②2层——粉质黏土：层顶埋深0.80～6.80

m，层厚0.50～3.90

m，平均层厚1.79

m。3)

第四系冲湖积（Qal+l）层③1层——圆砾：层顶埋深4.10～14.00

m，层厚0.60～9.70

m，平均层厚4.53m。③2层——粉砂：层顶埋深3.80～26.30

m，层厚0.40～10.40

m，平均层厚3.03

m。③3层——粉质黏土：层顶埋深5.10～25.40

m，层厚0.50～10.80

m，平均层厚3.02m。③4层——黏土：灰色。层顶埋深6.80～23.30

m，层厚0.60～4.80

m，平均层厚1.70m。④1层——粉质黏土：层顶埋深17.80～36.50

m，层厚0.50～13.30

m，平均层厚3.33m。④2层——粉砂：层顶埋深20.40～36.40

m，层厚0.40～10.40

m，平均层厚2.16m。④3层——泥炭质黏土：层顶埋深24.00～31.50

m，层厚0.70～2.30

m，平均层厚1.38

m。⑤1层——粉砂：层顶埋深30.00～42.50

m，层厚0.50～9.40

m，平均层厚3.88

m。⑤2层——粉质黏土：层顶埋深30.7～41.50

m，层厚0.50～7.80

m，平均层厚1.64m。⑥1层——粉质黏土：层顶埋深34.00～59.20

m，层厚0.50～19.00

m，平均层厚4.25m。⑥2层——粉砂：层顶埋深36.20～60.30

m，层厚0.50～11.10

m，平均层厚2.44m。⑦1层——粉质黏土：层顶埋深50.30～78.20

m，层厚0.40～13.80

m，平均层厚2.71m。⑦2层——粉土：层顶埋深53.00～76.80

m，层厚0.20～8.80

m，平均层厚2.16

m。⑦3层——泥炭质黏土：层顶埋深49.30～79.60

m，层厚0.50～5.30

m，平均层厚1.64

m。⑧1层——粉砂：层顶埋深70.20～81.50

m，层厚0.80～9.30

m，平均层厚3.71

m。⑧2层——粉质黏土：层顶埋深71.30～88.50

m，层厚0.60～7.50

m，平均层厚2.64m。⑧2层——粉质黏土：层顶埋深71.30～88.50

m，层厚0.60～7.50

m，平均层厚2.64m。⑨1层——粉质黏土：具中压缩性。层顶埋深77.00～101.0

m，层厚0.50～11.00

m，平均层厚3.18m。⑨2层——粉土：层顶埋深80.10～98.60

m，层厚0.40～9.40

m，平均层厚2.63

m。⑨3层——泥炭质黏土：层顶埋深77.00～102.5

m，层厚0.40～4.80

m，平均层厚1.80

m。⑩1层——粉砂：灰、褐灰、浅灰色。密实。饱和。颗粒级配较差，均匀性较好。夹腐草等腐殖物。具中压缩性。层顶埋深81.60～111.20

m，层厚1.60～14.70

m，平均层厚7.28m。⑩2层——粉质黏土：兰灰～褐灰色。硬塑～坚硬状态。饱和。该层夹钙质结核块，局部夹薄层粉土。具中压缩性。层顶埋深94.50～110.30

m，层厚0.60～5.20m，平均层厚1.83m。111层——粉质黏土：兰灰～褐灰色。硬塑～坚硬状态。饱和。该层夹钙质结核块，局部夹薄层粉土。具中压缩性。层顶埋深100.70～143.00

m，层厚0.50～20.80m，平均层厚3.88m。112层——粉土：灰、褐灰、浅灰色。密实。稍湿。夹腐草等腐殖物，局部相变为粉砂层。具中压缩性。层顶埋深101.60～139.00

m，层厚0.50～5.20m，平均层厚1.91

m。113层——泥炭质黏土：深灰、黑灰色。硬塑状态。饱和。该层局部有机质富集，渐变为泥炭。具中压缩性。层顶埋深98.10～140.20

m，层厚0.50～8.40

m，平均层厚2.53m。4)

第四系坡残积（Qdl+el）层121层——粉质黏土：黄褐、黄、浅灰色。硬塑～坚硬状态。饱和。该层含少量风化砾石。具中压缩性。层顶埋深115.70～147.80

m，层厚1.30～20.90

m，平均层厚9.33m。122层——粉土：黄褐、黄、浅灰色。密实。稍湿。该层含少量风化砾石。具中压缩性。层顶埋深114.20～150.00

m，层厚1.30～4.50

m，平均层厚2.33m。5)

石炭系威宁组灰岩（C2w）层131层——石灰岩：青灰、浅灰色。隐晶结构，块状构造，中～厚层状，中～微风化。节理、裂隙稍发育，岩体较完整，岩溶现象表现多为溶蚀孔及细小溶蚀裂隙。岩芯多呈柱状，一般大于10

cm，局部受钻具扰动破碎至碎块状。岩芯采取率大于60%。RQD

=50，岩体基本质量等级为III级。132层——石灰岩：青灰、浅灰色，局部夹浅黄灰。隐晶结构，中风化为主，局部强风化，节理及裂隙很发育，岩体破碎-极破碎，岩溶不发育。岩芯多呈碎块状～短柱状。岩芯采取率约10～20%。岩体基本质量等级为V级。地质资料对位荷载文件荷载位置图沉降复核桩基沉降计算方法桩基规范等效作用分层总和法计算点坐标=(-0.16,-0.50)规范：新《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)上部荷载及承台重引起压应力P上

=

1295.94kPa

(面积

3827.89m*m)承台底土本身压应力P土

=

436.59kPa承台底平均附加应力

P0=

859.35kPa桩底深度HP=99.14

水头深度

HW=13.20

平均容重

AVEGAM=18.83矩形块No.长边A(m)

短边B(m)

均压P(kPa)123433.2833.2833.2833.2828.75

859.3528.75

859.3528.75

859.3528.75

859.35压缩层No.模量Es(kPa)

厚度DZ(m)压缩量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)压缩厚度

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桩基等效沉降系数=0.37492008桩基规范经验系数=0.5586计算经验系数

ψ=1.0000沉降量

S=

183.46

(mm)上海规范MIDLIN法计算点坐标=(

10545.25,

-2667.15)总荷载=4960722.00

(kN)承台(筏)面积=

3827.89

(m*m)总面荷载=

1295.94

(kPa)有效面荷载=

859.35

(kPa)土承担面荷载=0.00

(kPa)单桩均荷载=

6782.48

(kN)桩数=485序号

压缩深度

ES附加应力

土自重应力

计算厚度沉降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桩身压缩量PLDELT=