工程师手记之二十五  减沉复合疏桩基础的计算实例探讨

                                    【提要】

      大家对复合桩基础的承载力计算基本没有疑问。但复合桩基础必须计算沉降。而沉降计算方法有《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008法（以下简称“桩基规范法”）与上海地基基础规范法（以下简称“上海规范法”）。

这两种方法的根本区别在于，“上海规范法”规定单桩承载力可以达到单桩极限承载力；而“桩基规范法”规定单桩承载力宜控制在较小范围（参见《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第289页），由《建筑桩基技术规范》的公式（5.6.2-4）看，“较小范围”的具体数值应该是小于等于单桩承载力特征值或标准值Ra。

      现由上海地区两幢竣工近十年的多层建筑，证明在“桩基规范法”中，计算沉降的单桩承载力不应是等于单桩承载力特征值或标准值的固定值。

                                            前言

     《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第292页表13中的14项减沉复合疏桩基础工程中，有1项是浙江绍兴的工程实例，我虽然在浙江，但仍很孤陋寡闻地未见到有关报道。不过由于只有孤例，因此可以判断至少到2008年，减沉复合疏桩基础在浙江并不普及。实际上直到现在复合基础也不普及。

      上海经过近二十年的实践，已经建设了几千万平方米的复合桩基础，因此可以说“上海规范法”已经十分成熟。显而易见上海地区复合桩基础的设计不会遵循《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008提供的减沉复合疏桩基础计算方法。

      由此可见，“桩基规范法”应该是主要根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第292页表13中的7项天津的减沉复合疏桩基础工程实践推导出来的。也许天津的地基规范中就有类似计算实例。

没有接触过天津的软土地基。《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008既不提供减沉复合疏桩基础计算方法的计算例题，也未公开这13项工程实例的地质条件。因此难以反推出减沉复合疏桩基础的计算过程。希望天津同行能够助一臂之力。

      但既然《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第292页表13中有上海的复合桩基础工程实例，那么至少用“桩基规范法”计算上海的复合桩基础实例，不应该得出不合常理的结果。

                              一、上海地区某六层建筑资料

      上海某六层底层框架商住楼，南北2幢住宅之间为单层商场。拟建场地在地面以下存在厚约3m的砂质粉土，其下为10m左右的淤泥质土与黏土，暗绿色粉质黏土硬土层距地面约20m。

      地基土物理力学性质指标见表1。

                              地基土的物理力学性质指标               表1  

      设计人员以第6层暗绿色粉质黏土层作为复合桩基桩端持力层，采用0.25m×0.25m×20m微型桩，共135根桩。单桩承载力标准值为340kN。

      基础平面图见图一。

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                               图一             基础平面图

      该工程结构封顶后因故停工5个月，因此沉降观测时间较长。建成后情况理想，实测推算最终沉降量小于80㎜。

      时间—沉降曲线见图2。

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                         图2     时间—沉降曲线

      该工程竣工已近十年，虽未对沉降进行跟踪测量，但显然实际沉降量小于100㎜。这一点只要到现场一看就可知道。

                          二、“桩基规范法”计算过程与结果

      上海某六层底层框架商住楼的北楼上部结构与基础总重为58797kN，基础外包尺寸为48.6×13.3m，基础净面积为347.85m² ，共62根桩，^，单桩承载力标准值为340kN。

      按《建筑桩基技术规范》的公式（5.6.2-4）计算，取Ra等于单桩承载力标准值340kN，可得北楼的基底附加压力为

      P₀=85.2kN/㎡

      于是可按天然地基计算北楼沉降。计算过程见表3。

                         北楼沉降计算表                 表3 

      上海某六层底层框架商住楼的南楼上部结构与基础总重为66408kN，基础外包尺寸为57.5×13.3m，基础净面积为420.65m² ，共73根桩，^，单桩承载力标准值为340kN。

      按《建筑桩基技术规范》的公式（5.6.2-4）计算，取Ra等于单桩承载力标准值340kN，可得北楼的基底附加压力为

P₀=78.0kN/㎡

      于是可按天然地基计算南楼沉降。计算过程见表4。

                        南楼沉降计算表                 表4 

      注意，在上述计算中，为了简化计算过程，均假定减沉复合疏桩基础中由桩土相互作用产生的沉降S_SP等于零。因为虽然可以根据《建筑桩基技术规范》的公式（5.6.2-3）计算S_SP，，但由于S_SP的数值不可能是负值，因此其计算结果对于本文的讨论结果没有多大意义，故而可以略去S_SP的计算。

                            三、对“桩基规范法”的探讨

      显然，按“桩基规范法”计算所得上海某六层底层框架商住楼的沉降值（427mm 与394mm），与实测推算最终沉降量（小于80㎜）不是一个数量级，难以靠经验系数加以修正。

      由此可见，在“桩基规范法”中，计算沉降的单桩承载力不应取等于单桩承载力特征值或标准值的固定值。

      试考察“工程师手记之二十三  减沉复合疏桩基础沉降计算法的矛盾”与本文的三个工程实例，可知有几个特点：

      1、  这三个工程的地基土中都存在较深厚的软弱土；

      2、  这三个工程的桩群承载力标准值都不足上部结构与基础总重的一半；

      3、  随着桩群承载力标准值负担上部结构与基础总重份额的增加，计算沉降值与实测沉降量的差距随之而缩小：

      A) 上海某六层底层框架商住楼北楼，桩群承载力标准值负担上部结构与基础总重

的35.9%，计算沉降值与实测沉降量之比为0.19；

      B) 上海某六层底层框架商住楼南楼，桩群承载力标准值负担上部结构与基础总重

的37.4%，计算沉降值与实测沉降量之比为0.20；

      C)《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008表13第7项工程，桩群承载力标准值负担上

部结构与基础总重的42.5%，计算沉降值与实测沉降量之比为0.38。

                               四、结论

      由此可见，“桩基规范法”很可能不适用于桩间土分担大部分荷载的复合桩基础沉降计算，而只适用于桩群承载力标准值分担大部分荷载（比如70～80%）、而且桩端土为较硬土层的工程情况。

      “桩端土为较硬土层”这一个推论，是由《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第292页表13中7项天津、1项绍兴的复合桩基础工程的实测推算最终沉降量得出的。因为这8项工程的实测推算最终沉降量一般均小于100mm，这说明其桩端土显然不会是软弱土层。

      事实上，只要《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规范编制组能够公布他们所掌握的14项工程数据，本文提出的所谓“疑问”实在不成其为问题。

      或者天津同行能够提供天津地区复合桩基础的工程实例，“桩基规范法”的计算过程也应该能反推出来。

      曾写信给《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008规范编制组，提出上述疑问，未得到任何回应。也不知道如何才能得到规范编制组大专家们的回答。因此只能自说自话地在论坛中发出“天问”了。