吹填砂場地某小區樁基選型探討

梁桂榮 陳 磊

(1.中工武大設計研究有限公司，湖北武漢 430072; 2.武漢正華建筑設計有限公司，湖北武漢 430010)

隨著城市區域的擴張，對原有的荒灘、沼澤區域改造平整中經常會用到吹填砂方式。吹填砂場地由于存在松散、高壓縮性的細砂，對建筑及基礎均有嚴重影響。武漢市擬建某小區位于武漢市漢陽沌口經濟技術開發區江城大道以西、四新大道以南及三環線以北，由多棟高層住宅、花園洋房、別墅及商鋪組成。該小區場地均由吹填砂平整形成，現以該小區為例對該類場地的基礎設計進行分析。

1 工程地質概況

根據地勘單位提供的《巖土工程勘察報告》(初勘階段)，該場地地貌位于長江Ⅲ級階地與長江Ⅰ級階地過渡帶，為Ⅰ級階地之后緣，場地主要分布土層如下：

①-1素填土層，結構松散，土質不均勻，強度低;①-2吹填土層，結構松散，厚度不均;①-3層淤泥，為流塑狀態，強度低，壓縮性高;②層粘土，呈軟塑～可塑狀態，強度低;③層淤泥質粘土，軟塑～流塑狀態，強度低，壓縮性高;④-1層粘土，可塑，具有一定強度，中壓縮性;④-2層粉質粘土，呈軟塑～可塑狀態，強度低;④-3層粉質粘土，具有較高的強度，壓縮性低;⑤含圓礫，中粗砂，充填粉質粘土呈硬塑～可塑狀態，圓礫、中粗砂呈稍密～中密狀態，強度高，壓縮性低，是良好的樁基持力層;⑥-1強風化泥質粉砂巖，具有較高的強度，可作為樁基持力層使用;⑥-2中風化泥質粉砂巖，強度高，為極軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

該項目高層及多層部分±0.000高程約為21.95 m～22.45 m，場地高程約為19.40 m～20.10 m之間。根據初勘報告揭示，帶地下室的高層及多層部分基礎底面均位于第①-2吹填土層，該層土由長江吹填的細砂組成，吹填時間已超過5年，結構松散、壓縮性高。

2 基礎形式選型

地勘報告建議擬建建筑物采用樁基，對于高層建筑，樁型可采用鉆孔灌注樁，以⑥-2層作為持力層，對于多層建筑，樁型可采用管樁或沉管灌注樁，以④-3層或⑤層作為持力層，對于有基坑開挖的多層建筑，由于本場地上部地層強度很低，開挖基坑時產生較大的土壓力，容易使管樁傾斜或折斷，故宜采用沉管灌注樁。

2.1 高層部分樁基選型

本項目高層部分為33層高層住宅，結構形式為剪力墻結構，基礎埋置深度約5.5 m，由于結構高寬比較大，需布置較多剪力墻，結構自重較大。對于此類層數超過30層、高度接近100 m的高層建筑，該地區常用基礎形式有鉆孔灌注樁(后壓漿)、鉆(沖)孔嵌巖樁，或經專家論證后也可使用預應力高強混凝土管樁。結合本項目實際地質情況分析，由于場地基巖為極軟巖，嵌巖樁承載力偏低，難以采用;且由于土層上部有較深厚的③層淤泥質粘土，預應力高強混凝土管樁不可用于高層基礎，因此高層部分擬采用鉆孔灌注樁(后壓漿)基礎。

根據地勘報告提供的建議及參數，鉆孔灌注樁樁端持力層選用⑥-2中風化泥質粉砂巖，樁徑800 mm，樁身混凝土強度等級為C35，樁端進入持力層不小于0.5 m，持力層樁端承載力特征值qpa= 1 350 kPa，參考有效樁長約35 m。以64號勘探孔計算，單樁豎向承載力特征值約為3 200 kN。由于高層部分基礎荷載較大，以該承載力布樁較為困難，因此需要采用后壓漿技術對樁端沉渣及樁側土體加固。雖然后壓漿對樁端中風化泥質粉砂巖承載力無提高，但固化沉渣后可有效減小樁基沉降，樁側壓漿對樁側摩阻力提高較多。結合本地工程經驗，采用后壓漿后單樁豎向承載力特征值約為4 000 kN以上。最終設計采用的單樁承載力應通過試樁確定。

鉆孔灌注樁(后壓漿)基礎施工技術成熟，樁身質量容易保證，施工過程中出現影響工期、造價的問題風險較小，雖然施工工期較長，但經綜合考慮適用于本項目高層基礎。

2.2 多層部分樁基選型

本項目多層大部分為6層住宅帶1層地下室，結構形式擬采用異形柱框架結構，商業及會所為2層～3層框架結構。根據地勘報告建議及參數，該部分場地地表土層承載力較低，難以采用天然基礎，即使采用換填處理，由于軟弱土層較厚，易引起不均勻沉降，故均采用樁基礎。根據地勘報告，以該場地多層部分剖面為例分析，該場地可行的樁基形式有鉆孔灌注樁、管樁及沉管灌注樁，由于第③層淤泥質粘土較厚，如采用管樁需對該層土采用石灰樁加固。

現采用多層單元對三種樁型基礎對比如下：

1)鉆孔灌注樁。優點：鉆孔灌注樁基礎施工技術成熟，樁身質量容易保證，施工過程中出現影響工期、造價的問題風險較小;缺點：施工工期較長，造價較高。

2)預應力高強混凝土管樁。管樁樁徑選用400 mm預應力混凝土管樁，樁端持力層選用第⑤層圓礫中粗砂，樁端進入持力層不小于2 m，參考有效樁長約24 m。單樁豎向承載力特征值約為900 kN。根據湖北省管樁地標規定，單柱單樁管樁樁徑不得小于500 mm，因此部分基礎需換用PHC-A500-100管樁。

由于場地地表土層承載力較低，如采用靜壓法施工，需對表層土體進行加固處理，或采用錘擊法施工。對于帶地下室部分建筑，基底土需采用石灰樁加固處理，樁徑350 mm，樁長6 m，樁間距1 400 mm×1 400 mm正方形布置。石灰樁施工工藝可采用人工洛陽鏟成孔或機械成孔。

優點：管樁基礎施工速度較快;缺點：場地地表及基礎底土層均需加固處理，綜合造價較高，而且由于存在較厚的第③層淤泥質粘土，易出現施工質量問題，風險較大。

3)沉管灌注樁。沉管灌注樁樁徑選用426 mm，樁端持力層選用第⑤層圓礫中粗砂，樁端進入持力層不小于2 m，參考有效樁長約24 m。單樁豎向承載力特征值約為850 kN。但由于場地土層有較厚淤泥質粘土，施工過程中易造成樁身混凝土變形引起質量問題，需對拔管速度等工藝嚴格控制。

優點：沉管灌注樁施工速度較快，造價較低;缺點：由于存在較厚的第③層淤泥質粘土，易出現施工質量問題，需要對施工過程嚴格控制。

表1 三種可行性樁型經濟性對比分析表

三種可行性樁型經濟性對比分析見表1，管樁基礎由于施工難度較大、風險較高、經濟性上無太大優勢，故不建議采用;鉆孔灌注樁基礎雖然施工質量容易控制，但工期較長，造價較高，從工程經濟性角度上考慮，建議采用沉管灌注樁，但需加強施工過程控制，以保障工程施工順利進行。

3 吹填砂場地基礎設計中的注意事項

1)樁的負摩阻力影響。吹填砂屬高壓縮性土層，自身沉降過程中勢必要對樁產生負摩阻，而且周期較長，在結構封頂后仍會產生持續沉降，因此需要在設計時充分考慮，負摩阻系數可按0.17～0.25估算。

2)場地地坪沉陷。吹填砂場地的建筑物一層宜設置現澆混凝土板，不宜采用普通建筑地面做法。

4 結語

對吹填砂場地的基礎設計應在充分考慮安全性和可實施性的基礎上，再進行經濟性分析，本文也僅對該類場地不同層數的建筑物樁基礎形式進行了探討和分析，對同類場地的基礎設計具有借鑒意義。

［1］ 李玉岐，周 健，孔祥利.洋山深水港區深厚吹填砂地基工后沉降分析［J］.巖石力學與工程學報，2010(10)：41-42.

［2］ 蘇俊劍，王其林，夏超群.吹填砂荷載作用下軟土地基沉降觀測［J］.水運工程，2010(11)：37-38.