淺談雜厚填土層的樁基選型

楊春森

（武夷學(xué)院后勤處，福建武夷山354300）

淺談雜厚填土層的樁基選型

楊春森

（武夷學(xué)院后勤處，福建武夷山354300）

探討如何從安全性、合理性及經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面進(jìn)行雜厚填土層的樁基選型，首先介紹樁基選型的幾個(gè)基本要素，即樁基類型、影響樁基選型的因素及樁型選擇原則，其次結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析，提出了較好的樁基優(yōu)化過(guò)程模式為：地勘單位建議→設(shè)計(jì)單位建議→專家意見(jiàn)→建設(shè)單位組織反復(fù)論證→樁型最終確定，最后證明案例科學(xué)的選型帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益；研究表明在地質(zhì)條件特定下有多種樁基方案可以滿足建筑物的使用功能需求時(shí)，只要在安全、合理框架下對(duì)樁基施工地區(qū)經(jīng)驗(yàn)、施工的可靠性及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行多方案比較，優(yōu)選樁型將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

樁基選型；影響因素；優(yōu)選過(guò)程

樁基工程作為建筑主體的一個(gè)重要分部分項(xiàng)，不僅在造價(jià)上占據(jù)了較大比重，而且在施工期上也占據(jù)較長(zhǎng)時(shí)間，科學(xué)合理的樁基選型，可以起到提高工程實(shí)體質(zhì)量、縮短工程建設(shè)工期和節(jié)約工程建設(shè)成本的作用，將為工程建設(shè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種樁基工程的新理論、新技術(shù)、新材料在建設(shè)中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，為樁基選型提供了更多的選擇空間，但樁基種類過(guò)于繁多，該如何最優(yōu)選擇將成為我們必須思考的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，本文希望通過(guò)對(duì)樁基選型的案例研究，為工程建設(shè)的各方主體在安全性、合理性及經(jīng)濟(jì)性條件下如何樁基優(yōu)選提供一些有益參考。

1 樁基類型概述

樁基按樁身材料分可以分為木樁、混凝土樁、鋼樁及組合樁等；按承載力性狀可分為純摩擦樁、端承摩擦樁、端承樁與摩擦端承樁；按成樁方法可分為預(yù)制樁、灌注樁和攪拌樁；按樁的使用功能可分為水平受荷樁、豎向抗壓樁、抗拔樁和復(fù)合受荷樁；按樁徑大小可分為小直徑樁、中等直徑樁和大直徑樁；還可以樁對(duì)地基的影響程度、樁的橫截面、插入狀態(tài)、承臺(tái)位置及端部形狀等進(jìn)行分類[1]。

混凝土樁具有剛度大、承載力高、堅(jiān)固耐用、能承受較大荷載的特點(diǎn)，在中國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。本文主要研究其在福建地區(qū)常見(jiàn)三種樁型的選擇，即沖（鉆）孔灌注樁、預(yù)制樁（靜壓預(yù)應(yīng)力管樁）及人工挖孔灌注樁。

1.1 沖（鉆）孔灌注樁

通過(guò)沖（鉆）孔機(jī)械沖（鉆）出樁孔，在樁孔中吊放鋼筋籠后再澆筑混凝土而成的樁。根據(jù)成孔方法可分為泥漿護(hù)壁成孔和干作業(yè)成孔及全套管護(hù)壁成孔。具有不受地下水的影響，穿透力強(qiáng)、易達(dá)到預(yù)定的持力層，樁長(zhǎng)、樁徑可靈活調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)為施工時(shí)有噪音，存在泥漿排放和沉渣控制問(wèn)題，樁身質(zhì)量不易控制，施工過(guò)程中可能存在縮徑、離析等質(zhì)量事故，影響單樁承載力；適用于砂層、土層、卵礫石及巖層等不同地質(zhì)情況。

1.2 預(yù)制樁（靜壓預(yù)應(yīng)力管樁）

通過(guò)靜壓方式的壓樁機(jī)械，將采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型方法制成的一種空心圓柱型預(yù)制預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁壓入土層而成的樁。具有單樁承載力高，穿透能力較強(qiáng)，施工過(guò)程無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、質(zhì)量易于控制，工期短、造價(jià)適中等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)為存在擠土效應(yīng)問(wèn)題，應(yīng)考慮該樁基施工對(duì)鄰近的已建建筑物、道路及已施工的相鄰的樁造成的影響；適用于人工素填上、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、密實(shí)的砂層及強(qiáng)風(fēng)化層等土層[2]。

1.3 人工挖孔灌注樁

通過(guò)人工方式挖掘出樁孔，然后安放鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁。出于施工過(guò)程中的安全考慮，人工挖孔樁施工時(shí)應(yīng)采取合理的護(hù)壁措施以防止孔壁坍塌和流砂現(xiàn)象發(fā)生造成的安全事故，通常采用鋼筋混凝土護(hù)壁。具有施工操作簡(jiǎn)便，質(zhì)量易于控制，施工無(wú)噪聲、無(wú)污染、無(wú)擠土效應(yīng)，對(duì)周圍環(huán)境影響較小，且對(duì)成孔樁徑、垂直度、持力土層和樁側(cè)土層情況可直接檢查，造價(jià)比較低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)為工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工作業(yè)條件差，容易發(fā)生安全事故，采取的降排水措施，容易引起附近地面的沉降；適用于無(wú)地下水或地下水較少的粘土，粉質(zhì)粘土，含少量的砂、砂卵石的粘性土層。

2 影響樁型選擇的因素

樁型的選擇需要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)與大小、工程地質(zhì)和水文條件、施工對(duì)周圍環(huán)境的影響、施工場(chǎng)地和設(shè)備的制約、當(dāng)?shù)貥痘┕そ?jīng)驗(yàn)與制樁材料供應(yīng)條件、造價(jià)和工期要求、施工安全等等因素[3]。

3 樁型選擇原則[4]

經(jīng)濟(jì)合理、安全適用是樁型選擇的基本原則。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

武夷學(xué)院24#、25#學(xué)生公寓工程，設(shè)計(jì)六層，無(wú)地下室，由24#、25#學(xué)生公寓樓及連廊組成，框架結(jié)構(gòu)，占地面積為1833.9m2，建筑面積為8848.4m2，場(chǎng)地位于武夷山市武夷學(xué)院校區(qū)內(nèi)西南側(cè)，北側(cè)為空地；南側(cè)為22#、23#學(xué)生公寓（已建）；西側(cè)為戰(zhàn)備路，東側(cè)為空地（規(guī)劃培訓(xùn)中心）。本工程重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，地基復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。

4.2 工程地質(zhì)和水文條件

4.2.1 建筑場(chǎng)地地形地貌

擬建場(chǎng)地為山坡地和田地，現(xiàn)已回填平整，地勢(shì)較平坦、開(kāi)闊，屬剝蝕殘丘地貌。

4.2.2 各巖土層結(jié)構(gòu)特征及分布情況

自上而下劃分為六層，各巖土層具體特征描述如下：

(1)素填土：主要以粘性土、碎石及塊石回填為主，含少量建筑垃圾等，硬質(zhì)含量約20%～30%，堆填年限為近期堆填，本層分布于整個(gè)場(chǎng)地，層厚3.60～7.10m。

(2)粉質(zhì)粘土：主要為粘性土，含礫石約10～15%，大部分地段均有分布，層厚為1.10～2.40m。

(3)砂礫巖殘積粘性土：主要由粘性土組成。本層分布于整個(gè)場(chǎng)地，層厚0.60～2.20m。

(4)全風(fēng)化砂礫巖：砂礫巖結(jié)構(gòu)、散體狀構(gòu)造，巖芯呈砂土狀，為極軟巖，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。本層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度為1.30～4.70m。

(5)-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：砂礫巖結(jié)構(gòu)、散體狀構(gòu)造，巖芯呈砂土狀?yuàn)A碎裂散體狀，巖體極破碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。本層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度為3.50～7.10m。-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：砂礫巖結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖芯呈碎塊狀，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。本層分布于整個(gè)場(chǎng)地，厚度為1.50～3.50m。

(6)中風(fēng)化砂礫巖：砂礫巖結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖芯呈短柱狀和碎塊狀，屬較硬巖，巖體完整程度為較破碎較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為IV。本層整個(gè)場(chǎng)地均有揭露，揭露厚度為3.20～6.20m。

4.2.3 地下水情況

勘察初見(jiàn)水位埋深在2.10～3.80m，穩(wěn)定水位埋深為1.60～3.30m。場(chǎng)地內(nèi)上部的素填土存在潛水，其富水性一般，透水性較好，直接受大氣降水、地表水、生活用水的補(bǔ)給，富水性受季節(jié)性變化影響明顯，水位動(dòng)態(tài)變化大，水量一般，但不排除局部富水。此外還接受大氣降水及地下水側(cè)向逕流補(bǔ)給，并通過(guò)蒸發(fā)及地下側(cè)向逕流等方式排泄，受地表水影響較大。殘積土富水性及透水性較差，為弱透水層。場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)化巖中的基巖裂隙水、水力聯(lián)系密切，其水量大小及滲透情況受基巖裂隙發(fā)育情況、裂隙的連通性及裂隙面特征影響有關(guān)。基巖風(fēng)化差異顯著，水量分布不均，富水性一般，但不排除局部水量較大，施工時(shí)應(yīng)注意。基巖裂隙水主要受相鄰含水層側(cè)向及垂直補(bǔ)給，側(cè)向排泄。地下水類型為潛水類型。受大氣降水、地表水的影響呈季節(jié)性升降，近3～5a水位變化幅度約1.0～2.0m。場(chǎng)地內(nèi)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性，對(duì)地下鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。場(chǎng)地內(nèi)地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性。

4.3 巖土工程評(píng)價(jià)與分析

4.3.1 巖土體評(píng)述與持力層選擇

本場(chǎng)地巖土層力學(xué)性能評(píng)述如下：

(1)素填土：呈松散狀，工程性能差，不宜作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。

(2)粉質(zhì)粘土：承載力特征值為150kPa，屬中等壓縮性土層，厚度較小，分布不均勻，且埋藏較深，不宜作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。

(3)砂礫巖殘積粘性土：承載力特征值為180kPa，屬中等壓縮性土層，工程性能尚好，分布不均勻，且埋藏較深，不宜作為擬建物的基礎(chǔ)持力層。

(4)全風(fēng)化砂礫巖：承載力特征值為260kPa，厚度一般，工程性能一般，分布較均勻，但單樁承載力低，不宜作為基礎(chǔ)持力層。

(5)-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：承載力特征值為350kPa，工程性能較好，分布較均勻，可作為擬建物的樁基礎(chǔ)持力層。-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖：承載力特征值為500kPa，工程性能較好，厚度較大，可作為擬建物的樁基礎(chǔ)持力層。

(6)中風(fēng)化砂礫巖：承載力特征值為1500kPa，強(qiáng)度高，成份均勻，厚度大,工程性能好，可作為擬建物的樁基礎(chǔ)持力層。

4.3.2 地基穩(wěn)定性與均勻性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地周邊地形較開(kāi)闊，不存在其它如滑坡、崩塌及泥石流等影響場(chǎng)地地基穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，據(jù)地面調(diào)查及鉆探結(jié)果顯示，場(chǎng)地內(nèi)及附近未發(fā)現(xiàn)其他人為地下工程及大面積開(kāi)采地下水的活動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生地面塌陷；未發(fā)現(xiàn)有隱伏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的地下埋藏物或構(gòu)筑物，對(duì)于擬作基礎(chǔ)持力層或樁端持力層及其影響深度范圍內(nèi)的巖土層中，未發(fā)現(xiàn)有地下洞穴、臨空面、破碎巖體及軟弱夾層等，地基穩(wěn)定性較好。場(chǎng)地巖土層分布相對(duì)穩(wěn)定，但場(chǎng)地分布的巖土層層面標(biāo)高變化較大，評(píng)定擬建工程地基均勻性較差。

4.4 樁基優(yōu)選過(guò)程

4.4.1 地勘單位建議

擬建物對(duì)差異沉降較敏感，場(chǎng)地淺部土層承載低，工程性能較差，淺部各土層在強(qiáng)度與變形等方面較難滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，因此擬建物不具備采用天然地基淺基礎(chǔ)的條件，故宜采用樁基礎(chǔ)。

根據(jù)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，擬建物的結(jié)構(gòu)特征、荷載情況及當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)，并對(duì)成樁可行性、基礎(chǔ)施工對(duì)周圍環(huán)境的影響和地下水對(duì)樁基施工的影響進(jìn)行詳細(xì)分析，認(rèn)為擬建物基礎(chǔ)類型可采用人工挖孔灌注樁、沖（鉆）孔灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁：若采用人工挖孔灌注樁或預(yù)應(yīng)力管樁或可選用⑤-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫作為樁基持力層，若采用沖（鉆）孔灌注樁可選用⑥中風(fēng)化砂礫巖作為樁基持力層，樁端全斷面應(yīng)進(jìn)入持力層1D以上，承臺(tái)埋深約1.50m，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保相鄰基礎(chǔ)的埋深及變形滿足規(guī)范要求。

4.4.2 設(shè)計(jì)單位建議

通過(guò)對(duì)地勘報(bào)告分析，樁徑500mm樁長(zhǎng)10m左右的預(yù)應(yīng)力管樁，選擇⑤-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖作持力層即可基本滿足建筑物的單樁承載力要求，而滿足同樣單樁承載力要求，選擇⑤-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖作持力層的人工挖孔樁需要樁徑800mm樁長(zhǎng)10m左右，選擇⑤-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖作持力層沖（鉆）孔樁需要樁徑700mm樁長(zhǎng)16m左右，考慮沖（鉆）孔樁通常需要泥漿護(hù)壁,而人工挖孔樁又需要降排水措施,不利于現(xiàn)場(chǎng)施工控制，在基坑開(kāi)挖后施工樁長(zhǎng)顯得較短,施工工期將會(huì)拉長(zhǎng)，且預(yù)應(yīng)力管樁承載力設(shè)計(jì)值要高于同樁徑的沖（鉆）孔灌注樁和人工挖孔灌注樁，單位承載力造價(jià)最便宜，[5]所以建議采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的基礎(chǔ)型式。

4.4.3 專家意見(jiàn)

根據(jù)上部建筑物荷載特點(diǎn),結(jié)合周邊環(huán)境及巖土層分布條件,設(shè)計(jì)采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的基礎(chǔ)型式基本合理可行，以⑤-1砂土狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖作為擬建物持力層時(shí)，該層上覆的填土中存在的粒徑較大的碎塊石及全風(fēng)化砂礫巖，可能將成為沉樁時(shí)的阻抗層，需要采取引孔措施，同時(shí)考慮武夷山市不具備預(yù)應(yīng)力管樁材料的供應(yīng)條件及經(jīng)驗(yàn)不足，其他攤銷成本也將大大增加；人工挖孔樁雖具有施工無(wú)噪聲、無(wú)污染、無(wú)擠土效應(yīng)、質(zhì)量易于控制及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。但場(chǎng)地內(nèi)存在殘積土及風(fēng)化巖遇水易軟化、崩解，極易產(chǎn)生孔壁坍塌、流泥（砂）等現(xiàn)象、基礎(chǔ)施工時(shí)不易成樁；因此建議采用技術(shù)比較先進(jìn)、承載較好的旋挖成孔灌注樁基礎(chǔ)型式。

4.4.4 樁基方案討論確定

經(jīng)過(guò)了建設(shè)單位組織的幾次會(huì)議討論,設(shè)計(jì)院最后做以下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,采用旋挖成孔灌注樁基礎(chǔ)型式，兩棟樓共布樁156根，設(shè)計(jì)樁徑700 mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)14～18m，以⑤-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖為持力層，單樁豎向承載力特征值1.75×103N。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)了地勘單位、設(shè)計(jì)單位、專家、建設(shè)單位大量的論證工作,最后確定采用了旋挖成孔灌注樁的基礎(chǔ)型式。最后樁基工程經(jīng)檢測(cè)合格,施工質(zhì)量較好。因此在地質(zhì)條件特定下有多種樁基方案可以滿足建筑物的使用功能需求時(shí)，只要在安全、合理框架下對(duì)樁基施工地區(qū)經(jīng)驗(yàn)、施工的可靠性及經(jīng)濟(jì)性等多方面進(jìn)行多方案比較，優(yōu)先樁型將取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]陳凡，徐天平，陳久照,等.基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014：7.

[2]陳天豐.靜壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量控制和常見(jiàn)問(wèn)題處理［J］.福建建筑，2006(2):100-103

[3]陳凡，徐天平，陳久照,等.基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014:7.

[4]李寓，薛文碧.建筑樁基礎(chǔ)工程便攜手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:4.

[5]聶榮君.淺析預(yù)應(yīng)力管樁的優(yōu)缺點(diǎn)［J］.治淮，2003(7):33.

（責(zé)任編輯：葉麗娜）

Introduction to Miscellaneous Fill Thick Soil Pile Foundation Type Selection

YANG Chunsen
(Logistics Department,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300)

Discusses how to from the aspects of safety,rationality and economy of three thick miscellaneous fill soil pile foundation of selection,First introduces pile foundation selection of a few basic elements,The pile foundation types and the influencing factors on the selection of pile foundation and pile type selection principle;The pile foundation types and the influencing factors on the selection of pile foundation and pile type selection principle,Good pile foundation optimization model is proposed:geological exploration units to design unit recommendation to expert advice to the construction unit group repeated proof eventually determine pile type,finally proved cases scientific selection has brought good economic benefit;Research shows that there is many kinds of pile foundation under the geological conditions of a specific scheme can meet the demand of building use function,as long as in the pile foundation construction in the framework of safety and reasonable experience,reliability and economy of construction schemes comparison,selection of pile type will achieve good economic benefits.

foundation selection;influencing factors;optimization process

U445，551

A

1674－2109(2016)09－0069－04

2016-05-15

楊春森（1981-），男，漢族，工程師，主要從事施工管理的研究。