巖土工程勘察中樁基的選型分析

趙小龍

（核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000）

巖土工程包括地基與基礎、邊坡和地下工程等問題，是當前建筑業非常重要的工程之一[1]。而在做巖土工程建設時，巖土勘察是建筑業在作業之前的首要工作，這項工作中涉及到的工作內容較為復雜，對勘查人員的專業性要求極高，且工程繁多復雜。但是，巖土工程對高層建筑的安全及建成后的正常使用至關重要，因此在基礎設計中，巖土工程應堅持巖土工程建設的基本原則，根據建設工程地質環境就地取材，從而保護環境不受巖土工程建設過程的破壞，還能節約工程資源。而巖土工程中的樁基是整個工程的支柱，其負責將上部建筑網的荷載傳遞到深處承載力較大的土層上；或使軟土層擠壓，以提高土壤的承載力和密實度，從而保證建筑網的穩定性和減少地基的沉降，是巖土工程中最重要的組成之一，因此巖土工程樁基的選擇必須和巖土工程相適宜，巖土工程的勘察工作必須到位。所以本文提出的巖土工程勘察中樁基的選型分析具有十分重要的意義。

1 分析樁基選型

1.1 施工技術條件與環境

樁基的選擇與巖土工程建設場地的地質條件密切相關，在建設過程中，巖土工程的樁基需要考慮工程的特定荷載，因為樁基承載著巖土工程，樁基的荷載決定著工程的堅固程度，所以荷載是制約樁徑、樁長的主要因素[2]。布置樁基時，巖土工程巖性是決定采用何種施工方法的重要因素。為此對本次工程進行巖土工程勘察。巖土工程勘察結果如下：工程場地地形較平坦，地勢開闊，地貌較單一，交通便利，無不良地質作用，場地穩定，基本適宜建筑。其地基土為中硬土，很不均勻，建筑場地類型為II類。該場地為抗震一般地段。主要巖土由①1素填土、①2素填土、①3沖填土、①4素填土、②1松散卵石、②2稍密卵石、②3中密卵石、③圓礫、④礫砂、⑤粗砂組成。其中，地基土主要以圓礫、礫砂和粗砂呈透鏡體狀分布于卵石中，局部很不均勻。

樁基的選型還要根據巖土工程的施工技術條件與環境，從而選擇合適的樁基，樁基才能承載巖土工程，如成孔成樁設備、技術及其成熟性，施工現場的設備運轉、排漿、棄土、防噪聲振動要求等。這些設備、技術、工程要求嚴重限制樁基的選型，因此必須根據施工技術條件與環境形成的施工工藝特點，選擇樁型和施工方法，因地制宜地選擇切實可行的樁基形式[3]。

根據巖土工程勘察報告中表1土體物理力學性質參數值，可知基土承載力低，壓縮性高，不能作為基礎持力層，需要將表層沖填土和素填土挖除，采用承載力較高的稍密和中密卵石作為基礎持力層，由于不同地基沉降差異且上部結構荷載較大，易導致不均勻沉降，采取減少差異沉降措施，其相關設計和技術參數如表1所示。

表1 樁基基礎設計及施工所需的技術參數值

1.2 樁基荷載

樁基荷載是巖土工程結構促使樁基產生動靜態、恒載與可變荷載的大小、偶然荷載的大小、豎向壓、拔荷載的大小，豎向荷載的偏心距、水平荷載的大小及其變化特征效應的各種直接作用，制約樁的豎向、水平承載力要求以及樁基的工作性狀[4]。

根據對目標工程的勘察結果，在水塘區域擬高層建筑物高31.5m，標高3672.4m，基底標高-3.00，結構形式為剪力，擬多層建筑物高15.3m，標高3672.9m，結構形式為框架；非水塘區域擬高層建筑物高33.2m，標高3672.9m，基底標高-5.00，結構形式為框架—剪力，建立地下室的結構形式為剪力墻，擬多層建筑物高17.4m，標高3672.6m，基底標高-3，結構形式為框架。當前，巖土工程常用的樁基有靜壓預制樁、打入式預制樁、鉆孔灌注樁、振動沉管灌注樁、夯擴樁、人工挖孔樁，其特點如表2所示。

根據巖土工程勘察報告結果和巖土工程建筑上部結構，計算樁基需要承受的荷載，則有：

表2 巖土工程常用樁基特點表

圖1 樁基施工圖

式中q 為樁基荷載，b 為巖土工程跨度，H為巖土工程高度，?是頂板巖石內摩擦角，f是巖土工程周圍巖石堅實系數。

經過（1）式的計算，可以得出樁基需要承載的荷載，根據單樁承載力大小，選擇樁基長短和樁基直徑大小。一旦選擇的樁基承載力過大，則會加大樁長、樁徑，造成施工困難，增加投資；反之，單樁承載力過小，則會增加樁的數量，而且往往不能充分發揮地基潛力。樁基施工圖如圖1所示。

1.3 靜載試驗確定樁基

經過1.1確定了巖土工地質情況，1.2確定了巖土工程施工工藝、施工環境和上部結構，通過（1）式的計算，可以得出樁基所需承受的荷載后，根據表1得知樁側阻力特征值為qsia，樁端阻力特征值為qpa，通過單樁豎向承載力特征值估算公式[5]，從而計算出滿足該巖土工程地質環境設計要求的樁長、樁徑，則有：

式中Ra為單樁豎向承載力特征值，u 為樁身周長，Ap為樁端面積，Ii為樁周第i 層土的厚度。由于樁側阻力特征值qsia和樁端阻力特征值qpa，是根據當地靜載荷試驗結果統計分析得出，帶有經驗性質，所得出滿足要求的樁長、樁徑往往大于實際承載力，即實際樁長或樁徑不需要計算的那么大。因此，得出的樁長、樁徑結果必須通過單樁豎向靜載荷試驗確定。在單樁豎向靜載荷試驗時，一旦試樁垂直靜載試驗結果大于設計承載力，則證明（2）式計算結果出現偏差，在此時，必須以試驗數據為主，必須使用試驗數據對對樁基設計方案進行調整。巖土工程建筑人員必須明白，試樁垂直靜載試驗結果對樁規格的選用起著決定性的作用。

2 結語

綜上所述，樁基作為巖土工程中重要組成之一，必須選擇和巖土工程相適宜的樁基，做好巖土工程勘察工作，根據巖土工程勘察結果，選擇可以荷載該巖土工程的樁基。由此可見本文提出的巖土工程勘察中樁基的選型分析具有十分重要的意義。只有選擇出正確的樁基，巖土工程的質量才能得到保證，才能節約工程的成本。本文對巖土工程勘察中樁基的選型分析并不全面，還有很大的改進空間。但是樁基的選型對巖土工程建設具有十分重要的意義，所以必須不斷深入巖土工程勘察中樁基的選型分析，選擇與巖土工程最為適宜的樁基類型，從而確保巖土工程建設質量安全。