某重型廠房樁基設計

田甜

【摘 要】某重型廠房，樁形式為人工挖孔灌注樁。因場地地質條件復雜，本工程樁基設計方案在設計和施工過程中經過多次調整。本文介紹了本工程樁基設計方案的調整過程。

【關鍵詞】重型廠房；人工挖孔灌注樁；樁基方案設計；調整

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0192-02

一、工程概況

本工程的廠房的主要跨度為30m，主要柱距為12m，主要吊車噸位為32/5t、50/10t 、80/20t、100/20t、125/32t、160/40t等，吊車工作制為A5、A6和A7等。主體結構采用格構式鋼結構柱，屋面結構采用梯形鋼屋架加鋼筋混凝土大型屋面板。

二、場地工程地質概況

本工程所在地的抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度0.30g，設計地震分組為第二組。根據本工程的巖土工程勘察報告，擬建場地地處楊林斷陷盆地西南部邊緣，沖、湖積盆地地帶，地基土構成成分復雜，不同地段巖性相變較大，薄夾層、透鏡體等出現較多，在部分地段由于侵蝕作用及沉積環境的變化，有的地段地層出現由厚變薄或缺失的現象，使場地地基土空間分布上成因、巖性、狀態或密實度存在一定不均勻性，各土層厚薄不均勻，致使地基土的工程力學性質在水平向和豎向上不均勻。根據工程荷載和地基土條件并結合工程所在地的施工習慣，本工程廠房排架柱采用柱下樁基承臺基礎，樁形式為人工挖孔灌注樁。由于地基的不均勻性，本廠房位于露天跨南北兩側廠房柱的承臺樁因樁端持力層不同分為端承摩擦樁和摩擦端承樁，端承摩擦樁的樁端持力層為第○6層粘土，稍濕、硬塑狀態，干強度及韌性中等，土質均勻性一般，具有中等壓縮性，部分地段砂粒含量較高，漸變為粉質粘土，層厚0.5～20.2m，樁端阻力特征值qpk=2000kpa； 摩擦端承樁為嵌巖樁，樁端持力層第○9層和其夾層第○91層中風化灰巖層，中風化狀，隱晶質結構，巖石的堅硬程度等級為較硬巖，巖面層起伏大，不規則，巖石表面可能發育有溶溝、溶槽，巖石內部巖溶較發育。樁端阻力特征值分別為qpk=11000kpa和qpk=7000kpa。

三、工程樁基方案的選擇

人工挖孔樁以其受力性能好、施工簡便快捷、經濟效益好等特點。人工挖孔樁基，具有承載力高、無振動、不污染、無噪聲、無擾動土、能與現有建筑物貼近施工、適應性強等優點。結合本工程的實際情況，人工挖孔樁與其他深基礎尤其是預制樁相比，主要有以下特點1.受力性能好，由于挖孔樁直徑大，所以單樁承載力高。其抗震性能好，沉降量小，能防止不均勻沉降。挖孔樁一般直徑為0.8～2.4米，可承幾千千牛至幾萬千牛的力，適用于上部傳來的荷載大而集中的結構。由于其嵌入巖層一定深度，所以能承受較大的水平荷載，擴底挖孔樁還可抵抗很大的上拔力。本工程屬重型廠房，廠房排架柱單柱柱底反力在5000～10000kN范圍內，某些工況組合下基樁還承受一定的上拔荷載；本工程所在場地的抗震設防烈度8度，設計基本地震加速度0.30g ，屬高地震設防烈度區，所有基樁均為嵌巖樁。2 施工方便，造價低。根據本工程的巖土工程勘察報告，樁基持力層有一定傾斜時，若采用預制樁會長短不齊，大量截樁、接樁，挖孔樁則無上述問題；施工僅需輕型工具，不需大型施工機械，適于人工費較低的地區；各樁可分別同時施工，施工速度較快；預制樁打樁時會造成相近的樁側移或向上浮起，挖孔樁則無此問題，且無噪聲污染；挖孔樁成孔大，容易檢查樁底持力層情況及側面土質情況，并易于混凝土澆注、振搗；在密實的砂層及卵石層或有孤石的地基中，打預制樁十分困難，而挖孔樁則易于施工。綜上所述，本工程樁基方案采用人工挖孔灌注樁。

四、工程樁基設計概況

根據《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）及相關規范的要求，樁基設計等級為丙級，樁基安全等級為二級。人工挖孔灌注樁的樁徑采用d=800，樁身混凝土強度等級為C30，設計的單樁豎向極限承載力標準值Quk=5000kN，單樁豎向承載力特征值Ra=2500kN。

五、樁基施工過程中的設計方案調整

由于本場地各土層的厚度、埋藏條件及力學性能等方面的差異所導致的地基土的工程力學性質存在不均勻性。尤其是巖層內存在未被揭露的溶洞、溶槽等影響樁的設計和施工的不良地質現象。在樁基施工過程中，根據設計人員的建議，地質勘查部門根據樁基的平面布置圖，對所有設計嵌巖樁進行了一樁一孔的補充勘察，設計人員根據補充勘察的結果對部分嵌巖樁的設計進行了調整；另外在對設計的非嵌巖摩擦樁的施工過程中，由于樁側土層分布及土層厚度的變化，對部分摩擦樁的設計也進行了調整。樁基方案設計的調整可以歸納為以下幾類。

（一）樁端持力層埋深太淺，樁基承臺改為獨立基礎。

位于廠房北側兩跨的部分柱下的承臺樁，根據一樁一孔的補充勘察結果，同一承臺下的所用樁下的巖層埋深都在不大于7m。樁的長度或有效長度小于6m的樁稱其為墩，墩設計時是按深基礎計算。為減少樁的人工開挖量，降低施工難度，將以上樁基承臺改為以巖層為持力層的柱下獨立基礎。

（二）為避免不良地質影響而改變基樁形式。

根據補充勘察結果，存在部分樁的樁端距離溶洞、溶槽等不良地質現象不足3倍樁徑的情況。該種樁的處理結果有兩種：1. 當樁下溶洞、溶槽等不良地質現象的厚度范圍不大（不超過2m），改用樁徑d=400mm的鉆孔灌注樁施工，鉆孔灌注樁按嵌巖樁設計，樁端進入溶洞、溶槽下的穩定巖層0.5m。若單樁豎向承載力不能滿足設計要求，則改變承臺形式，增加承臺下的樁數。2. 當樁下溶洞、溶槽等不良地質現象的厚度范圍較大（超過2m），改用樁徑d=400mm的鉆孔灌注樁施工，鉆孔灌注樁按摩擦端承樁設計，樁端落于距溶洞、溶槽頂超過3倍樁徑的土層中，若單樁豎向承載力不能滿足設計要求，則改變承臺形式，增加承臺下的樁數。

（三）改變承臺下的樁的位置和承臺形式。

根據補充勘察結果，存在同一樁基承臺下的個別樁持力巖層埋深較淺，而其余樁持力巖層埋深正常的情況。對此種情況，采取改變承臺下樁的布置，將持力巖層埋深較淺的樁取消，在相鄰位置補樁的措施；甚至增加樁數，改變承臺形式。

（四）非嵌巖摩擦樁改為嵌巖樁。

根據補充勘察結果，部分原設計為非嵌巖摩擦樁的基樁下地層與巖土工程詳細勘察結果有較大變化。如某些在樁長設計范圍存在較為穩定的巖層，該種基樁均該為嵌巖樁；某些在樁長設計范圍內或樁端下小于3倍樁徑范圍內存在范圍較大的溶洞、溶槽等不良地質現象，該種情況下，將基樁改用樁徑d=400mm的鉆孔灌注樁施工，鉆孔灌注樁按摩擦端承設計，樁端落于距溶洞、溶槽頂超過3倍樁徑的土層中，若單樁豎向承載力不能滿足設計要求，則改變承臺形式，增加承臺下的樁數。

（五）為安全生產而改變基樁形式。

雖然人工挖孔樁具有很多優點，但在施工過程中必須注意流砂所帶來的安全問題。所謂流砂、流泥是粉土、粉細砂、淤泥質土，甚至粗砂為主的地質體在動水壓力作用下經擾動而產生的現象，動水壓力和擾動是土、砂體發生移動的作用力，所以要防止出現大量流砂、流泥現象，一是要減小動水壓力，降水井降水是用機械方法成井，分布在場地四周，預先抽排形成降水漏斗，截斷場地外圍的地下水補給，同時降低場地內地下水位；群井施工分流是指在成孔階段分片集中施工，保持各相鄰孔掘進深度大致相當，群井抽水，減少單樁井的涌水量，從而減小動水壓力，實踐證明這是簡單易行而又效果顯著的施工方法.二是要減少對土體的擾動，正常地層下施工，每次可掘進一米，然后裝模護壁，用鋼筋砼護壁即可，而在流砂層中，則每次只能掘進半模或1/3模深度，防止大面積砂體位移。而且因流體能產生較大的側壓力，應加大護壁厚度，護壁視具體情況留泄水孔，砼攪拌時可加入適量的速凝劑以加快砼的早期強度，由于基底對護壁無支撐，為防垮模、掉模和變形，還需加大護壁配筋。

本工程場地地下水位分布不均勻，部分基樁位置處地下水位較高或樁端距溶洞、溶槽等不良地質現象距離較小，易引發流砂、流泥而造成安全生產事故。雖然在現場在樁孔開挖施工時采取在預防流砂、流泥現象的措施，但由于本工程所設計基樁數量較多，同時開工作業量較大。為避免安全生產事故的發生，對于易引發流砂、流泥的基樁均改為樁徑d=400mm的鉆孔灌注樁施工。

六、結語

本文所述內容意在說明人工挖孔樁雖有受力性能好、施工簡便快捷、經濟效益好等特點。但在具體的工程實踐中，也要結合場地地質和工程實際情況合理地選擇和調整樁基設計方案，滿足設計和施工的要求。