阜阳西站线侧站房基础选型

阜阳西站线侧站房基础选型

刘文政

（上海联创设计集团股份有限公司，上海200093）

作者简介：刘文政（1986-），男，硕士，工程师，二级注册结构工程师，Email：liuwenzheng@udg.com.cn

摘要: 基础设计是站房项目设计中的重要环节，基础选型的优劣是衡量和评价基础工程综合效益的一个核心因素。本文以《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008[1]和《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011[2]为依托，以地质勘查报告为依据，通过对几种典型基础形式的特性、技术要素、经济效益及环境影响等综合因素的对比与权衡，最终选择合理基础方案。

关键词：站房基础，基础选型，灌注桩，后注浆

Selection of foundation for side station building of Fuyang West Railway Station

 Liuwenzheng

Abstract: The foundation design is a crucial link in the design of a railway station project. The suitability of the selection of foundations is a core factor to measure and evaluate the comprehensive benefits of the project. This report illustrated an efficient process of selecting suitable types of foundations for Fuyan West Railway Station.  The (JGJ94-2008), (GB50007-2011) and the Geological Survey Report of this station were used as references. Through comparing characteristics, technical features, economical benefits and environmental impacts of a number of typical types of foundations, an appropriate candidate was found.

Keywords: Foundations of railway stations,selection of foundations, cast-in-place pile, post-grouting

1. 工程概况

阜阳西站线侧站房地下1层，地上2层。主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，屋盖采用钢网架结构。线侧站房长204m，宽83m，主要柱网为15x18m，局部15X24m；高架站房长170.45m，宽96m，主要柱网为21.5X18m、21.5X24m，局部12X18m、12X24m。线侧站房地下1层为车站设备用房、商业、补票室及城市通廊，层高7.4m。1层中间为通高的进站集散大厅，层高10m。2层为候车大厅及旅服用房。1层及2层局部设置夹层，为车站用房及设备用房。屋面采用钢网架结构铝镁锰金属屋面，檐口标高37m。

线侧站房主要技术标准为：

（1）设计使用年限：线侧站房50年。

（2）安全等级：线侧站房安全等级为二级，结构重要性系数为1.0。

（3）工程抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度0.10g，设计地震分组为第一组，场地土类别为III类，地震反应谱特征周期为0.45s。线侧站房除通信、信号、供电、运转及给水房屋为重点设防类外，其它为标准设防类。

（4）抗震等级：线侧站房框架抗震等级为二级（局部一级）。

2. 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告（详细勘察），阜阳西站线侧站房工程地处淮河冲积平原，由淮河冲积而成，地形平坦、开阔，多位于居民区及农田。场地内地面标高30.14~32.12m。外侧站房场地临时堆积大量施工弃土，高度约6~8m。场区地层岩性为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）素填土、杂填土；第四系上更新统冲积层（Q3al）粉质黏土、粉土、粉砂；第四系上更新统湖积层（Q3l）粉土。场地土层物理学指标见表1。场地地下水位以上土Ⅱ类环境土对混凝土结构微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性，对钢结构微腐蚀性。各土层桩基参数建议取值见表2。

表1 岩土物理力学参数建议值表

表2桩周土极限侧阻力与桩端土极限端阻力标准值             

3. 基础选型

阜阳西站线侧站房根据结构计算结果所得基础设计参数见表3进行基础选型；站房桩基工程地质条件复杂，沉降变形敏感，所以合理选择桩基类型、设计参数、 施工工艺以及控制基础的沉降等指标，显得十分重要。

预选基础形式：天然地基、预应力实心方桩、预应力空心方桩、预应力管桩、钻孔灌注桩、桩端后注浆钻孔灌注桩。

表3基础设计参数

根据本工程岩土勘察报告，可选用的天然基础持力层为④33粉质黏土层，地基承载力,场地正负零标高据持力层平均深度5m，根据柱底反力数值，持力层提供的承载力较低，且回填深度较深，该基础形式不适用于本项目。

3.1桩基比选

利用该工程岩土工程勘察报告提供的参数，结合参考当地工程经验，④33层土层较难穿透，预制桩沉桩深度约为20m，故桩型比选中，预制桩类桩型选择④33层粉质黏土层为持力层，预估为桩长25m；灌注桩持力层针对④33层、④36层、④39层进行比选，均为粉质黏土层，根据岩土工程勘察报告描述，粉质黏土（④33）：黄褐色、褐黄色、灰黄色、灰褐色、褐灰色，软塑~硬塑，含铁锰质锈斑，含姜石。厚度0.9～19.2m，场地内分布。粉质黏土（④36）：黄褐色、褐黄色、灰黄色、灰褐色、褐灰色、浅灰色，可塑～硬塑，含铁锰质锈斑，含姜石。厚度0.9～24.1m，场地内分布。粉质黏土（④39）：黄褐色、褐黄色、灰黄色、灰褐色、褐灰色、灰绿色，可塑～硬塑，含铁锰质锈斑，含姜石。厚度1.3～15.5m，场地内分布。均适合作为本项目桩端持力层。

根据规范 JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》，针对不同桩型采用第5.3.6条、5.3.8条、5.3.8条5.3.10条计算单桩极限承载力标准值，采用第5.2.2条计算单桩竖向承载力特征值。

3.1.1预应力高强混凝土管桩（PHC）

a．直径500mm，壁厚100mm桩型，桩长25m。单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

b．直径600mm，壁厚110mm桩型，桩长25m。单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

3.1.2预应力高强混凝土实心方桩（ZH）

预选用边长450mm桩型，桩长25m，单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

3.1.3钻孔灌注桩

a．直径800mm，持力层④33层，桩长25m，单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

b．直径800mm，持力层④36层，桩长42m，单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

c．直径800mm，持力层④39层，桩长52m，单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

3.1.4桩端后注浆钻孔灌注桩

直径800mm，持力层④39层，桩长52m，桩端后注浆，单桩极限承载力标准值，单桩竖向承载力特征值。

不同桩型技术指标对比见表4。

表4 各桩型综合指标对比表

注：1.表中：为相邻柱基的中心距离。

    2.桩基综合造价为估算，估算依据综合单价如下：PHC预制管桩327 元/m，ZH预制实心方桩452 元/m，钻孔灌注桩混凝土1096.95元/ m³，钻孔灌注桩钢筋4356.96元/t，桩端后注浆2087元/孔，承台混凝土479.59元/m³，承台钢筋5544.78元/t。

3.1.5技术指标分析

（1）根据项目地勘报告，预制桩的端阻力和侧阻力均优于灌注桩，但由于④33粉质黏土层土层较厚，土质密实，沉桩贯入度小，预制桩不易穿透，沉桩困难造成持力层即桩长受限，导致预制桩类桩型提供承载力较低，单柱下桩数较多，影响相邻框架柱桩基布置，甚至局部不满足最小桩间距的要求，且单柱大面积布桩还会产生挤土效应，对控制沉降差不利。预制桩桩数较多，承台部分混凝土和钢筋用量以及挖方填方量相应提高。

（2）灌注桩穿越土层能力强，持力层的选择范围更广泛，提供承载力较高，柱下基桩数量合理。灌注桩直径过大，成孔过程中孔壁土松弛变形导致侧阻力降低的效应随桩径增大而增大，桩端阻力则随桩径增大而减小。根据本项目地勘报告土质分析，结合当地施工经验，灌注桩直径选择适用于本项目。

（3）桩端后注浆灌注桩使得钻孔后产生的桩端沉渣得到加固，相比非注浆灌注桩单桩承载力有所提高，并有效控制桩基沉降变形差异，且综合总造价最低。

4. 结论

（1）通过计算分析，本项目柱底反力较大，天然基础持力层埋深较深，且提供的承载力较低，不适合采用。

（2）通过对几种典型桩型分析比选，分别给出其技术指标和经济指标， 钻孔灌注桩综合指标最优。

（3）后注浆钻孔灌注桩的单桩极限承载力比非后注浆的钻孔灌注桩单桩极限承载力有所提高，且有效地控制了桩的沉降位移，适合此类项目，对此类项目的桩基选型有一定借鉴意义。

参 考 文 献

[1] JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.

[2] GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2011.