淺談巖土工程勘察中樁基礎選擇類型及其考慮因素

黃偉

安徽建筑大學勘測設計研究院有限公司 安徽合肥 230022

1 樁基的對比分析與選擇

1.1 樁基

該工程擬建的爐渣冶煉、煙化爐吹煉、閃速熔煉爐豎爐煙氣除塵、閃速熔煉爐電爐煙氣除塵、煙化爐煙氣除塵和熔煉爐余熱車間的垂直負荷較大，最大柱負荷為15000KN，最小柱負荷為2500KN。受風荷載等因素影響，水平力也較大，宜采用沖孔(鉆孔)樁、旋挖樁或靜壓樁。布置樁時，除了單樁豎向承載力較高外，還應考慮樁和各構件荷載差異較大的建(構)筑物的水平荷載要求。在選擇樁基持力層時，不僅要考慮單樁豎向承載力滿足設計排樁要求，還要考慮擬建建筑物總沉降和附屬設施間差異沉降的控制。樁基持力層的選擇應同時滿足以下條件：①單樁豎向承載力應滿足設計排樁要求；②基礎沉降和沉降差應符合規范和設計要求；③靜壓樁的深度應充分發揮樁體的結構強度；④考慮抗震要求，同一結構單元的基礎應采用相同的樁長或樁長相差不太大[1]。

1.2 樁筏基礎

根據本次勘察揭示的地層情況，擬建的爐渣冶煉、煙化爐吹煉、閃速熔煉爐豎爐煙氣除塵、閃速熔煉爐電爐煙氣除塵、煙化爐煙氣除塵和熔煉爐余熱車間的基礎設計也可考慮樁基(夯擴樁、沉管灌注樁和長螺旋鉆孔灌注樁)+筏形基礎。采用樁筏基礎時應注意：由于場地巖溶發育強烈，局部暴露出軟塑粉質粘土層，設計時應給予足夠的重視。建議進行詳細的專項巖溶調查，對場地內的巖溶采取“勘察、預防、治理”的一體化設計和運行方案，進行有效的治理。

1.3 樁基條件分析

擬建場地為裸露的丘狀地貌，由前期廠房施工開挖回填。現狀是渣場和標準車間。原廠房拆除后，場地開闊，地形相對平坦。勘察現場周邊主要為廠區道路，方便大型機械設備進出。但場地內人工填土分布廣泛，厚度較厚，地基強度較低。場地上部土層為第四系人工填土層和坡殘積粉質粘土層，下伏基巖為中風化和弱風化灰巖，局部為強風化砂巖。巖體相對破碎完整，巖層埋深中等。根據場地地層結構、各土層工程地質特征及場地周邊環境條件，結合擬建工程的上部荷載要求，本工程采用樁基礎和樁筏基礎是可行的[2]。擬建場地成樁條件良好，適合樁基（如預制樁、鉆孔灌注樁、旋挖樁、沉管灌注樁、長螺旋鉆孔灌注樁等）。采用鋼筋混凝土預制管樁具有速度快、環境污染小、質量有保證、生產成本較低的優點。缺點是在飽和粘性土中會產生擠土效應，大石塊(混凝土塊)在填土中不易滲透，巖石表面的斜坡容易導致斷樁等質量問題。如果確定采用預制樁，建議施工前對樁進行檢測，確定其適用性，設計單樁承載力。鉆孔(沖孔)樁和旋挖樁的優點是鉆孔容易，可以穿過相對堅硬的土層，到達較深的樁端持力層(灰色巖層)。單樁承載力高，但缺點是造價高、污染環境、施工速度慢。

2 樁基選擇應考慮的因素

2.1 地表水和地下水對樁基設計和施工的影響

由于勘察場地現狀為早期人工平整，現狀為渣場和標準廠房，場地附近地表水主要為場地周圍季節性場地排水溝，可在施工前排至場外，地表水對擬建項目施工影響不大。地下水流向與地形坡度方向基本一致，地下水總體徑流方向由西北向東南移動。地下水主要為第四系松散土層中的孔隙水和巖層中的巖溶裂隙水。本次樁基施工中，建議采用中風化或弱風化石灰巖作為樁基持力層。第四系土層富水性差，水動力條件一般，第四系孔隙水對樁的側摩阻力和端摩阻力影響不大。另外，場地基巖為石灰巖，溶洞發育，溶洞裂隙水復雜多變，對場地和擬建工程影響較大，對擬建建(構)筑物樁基設計和施工會帶來一定的不利影響。

2.2 特殊巖土對樁基的危害及措施建議

場地特殊巖土主要為素填土和邊坡殘積土。擬建場地廣泛分布素填土，自重固結未完成，可對樁基產生負摩擦力；軟土層會降低甚至消除樁的側摩阻力，從而降低樁基的豎向承載力，引起建筑物的不均勻沉降，需要加強基礎和承臺的整體性和剛度，減小荷載，增強上部結構的整體剛度和均勻對稱性。根據《建筑地基基礎設計省級標準規范》(DBJ15-31-2016)第10.2.10條，考慮摩擦力對樁基承載力和沉降的影響，驗算樁基承載力。

2.3 影響巖溶場地樁基的因素

（1）場地下伏石灰巖基巖面在水平和垂直方向波動較大，會對擬建建(構)筑物的樁基設計和施工帶來一定的不利影響。

（2）在樁基施工中，特別是沖孔灌注樁施工中，由于施工振動和對巖溶地下水的擾動，容易發生孔口地面塌陷事故。因此，樁基施工應盡可能避免振動。當遇到軟土或溶洞時，應使用鋼套管保護墻體。設計中采用沖孔灌注樁時，應提前勘察，逐個查明溶洞的發育情況。當沖孔穿過巖層界面時(特別是遇到溶洞時)，沖孔作業時應根據地質情況及時調整樁錘的行程，以避免卡錘。溶洞頂板較薄時，應及時調整樁錘行程，避免可能發生的擊穿事故。

（3）設計采用預制靜壓管樁時，由于基巖面起伏劇烈，巖石面傾斜或陡峭，容易造成樁端滑移，甚至斷樁。當樁端支撐在溶洞薄頂板上時，樁基承受上部荷載時，可能發生破壞事故。因此，單樁的設計承載力不宜過高。施工前應對樁進行測試，選擇合適的最終壓力值。

這些是巖溶發育強烈地區基礎施工風險的主要可能形式。在實際工程中，巖溶施工事故更加多樣，原因可能是單一原因，也可能是多種原因的組合。當風險累積到使巖溶地基的穩定性達到一定的極限狀態時，就會出現一定程度的失穩破壞，造成一定的工程事故。

3 結語

綜上所述，樁基的可選類型包括預制樁、鉆孔灌注樁、旋挖樁、沉管灌注樁和長螺旋灌注樁。樁基的選擇主要由場地周圍環境、地層條件和施工可行性決定。基礎選擇的原則應綜合考慮工程地質和水文地質條件、上部結構類型、使用功能、荷載特性、施工技術條件和環境；要注重地方經驗，因地制宜，注重概念設計，合理選擇基本形式，節約資源。