軟土地區樁基礎類型選擇淺析

【摘 要】樁基礎類型很多，軟土具有觸變性、低強度、透水性差、不均勻等特性，軟土區地下水位較高。分析成樁工藝與地層的適宜性，找出適軟土地區的樁基礎類型，是勘察和設計部門責任和義務。

【關鍵詞】軟土區；樁基礎；成樁方法

沿海及河口三角洲地區多存在范圍較廣、厚度較大的軟土，隨著沿海經濟建設的大規模開展，越來越多的城市建設在此類軟土地區進行。軟土的低強度、高壓縮性、不均勻性等特征決定了其很難作為基礎持力層，除了對其進行處理，形成人工復合地基外，對那些荷載大、對沉降要求敏感的建筑物，采用樁基礎是必要的選擇。樁基礎類型眾多，各有其優缺點和適用條件。為了基礎設計和施工順利進行，勘察時提出合理的樁型建議是非常必要的。

1 軟土對樁基礎的影響

軟土地區通常地下水位較高，軟土具觸變性，強度低，難以形成穩定的孔壁，不適宜人工挖孔樁和干作業鉆孔樁施工。軟土透水性低，擠土樁施工時產生的超孔隙水壓力消減慢，易造成預制樁接頭被拉斷、樁體側移和上涌，沉管灌注樁發生斷樁、縮頸等事故，也會影響鄰近建筑物、道路和管線的安全。當軟土中夾有較厚密實砂層時，沉管不易穿透。從穿越土層、樁端進入持力層、地下水位幾方面影響考慮，適合軟土地區的樁基類型主要有：泥漿護壁鉆孔灌注樁、全套管護壁鉆孔灌注樁、預制樁、沉管灌注樁等。

設計時要地因地制宜選擇樁型和工藝，盡量避免采用沉管灌注樁。采用擠土樁和部分擠土樁時，應采取消減孔隙水壓力和擠土效應的技術措施，并應控制沉樁速率，減小擠土效應對成樁質量、鄰近建筑物、道路、地下管線和基坑邊坡等產生的不利影響。[1]

2 軟土區可用樁型簡析

泥漿護壁鉆孔灌注樁又可分為潛水鉆成孔灌注樁、反循環鉆成孔灌注樁、正循環鉆成孔灌注樁、旋挖成孔灌注樁、鉆孔擴底灌注樁。全套管護壁鉆孔灌注樁又分為貝諾托灌注樁、短螺旋鉆孔灌注樁，但螺旋鉆孔樁不適用于軟土地層。這些灌注樁的共同特點是：非擠土樁或少量擠土樁，施工時基本無振動、無噪音、無地面隆起或側移、無濃煙排放，因而對環境影響小，對周圍建筑物、路面和地下設施的危害小。但泥漿護壁灌注樁存在排漿、排渣等問題，需要解決。

潛水鉆成孔屬底動力鉆進，鉆桿不回轉，鉆進效率高，易于實現反循環，對孔壁的擾動很小，尤其適用于本區的高水位軟弱地層。鉆孔直徑450～2500mm，最大鉆孔深度達80m。潛水鉆機結構簡單、重量輕、體積小、操作和維修方便。[2]

反循環鉆進可自行清孔，清孔效果好，有利于保證樁端承載力。其主要缺點是泥漿用量多，泥漿凈化和處理工作量大。反循環鉆進結束后一般不需要專程撈渣，如遇特殊情況（如停電等），則需要專程撈渣，直至合乎要求為止[3]。對排渣系統的密封性要求較高，因泄漏引起的故障和工時消耗較多，配套設備較多，需占用較大的施工現場。

正循環鉆進設備的體積、重量、功率均較小，移動方便，適合于在狹窄場地及基坑底部施工。同時，正循環的泥漿用量不大，管路沒有嚴格的真空度要求，有少量泄漏時排渣過程不會中斷，啟動也較方便。正循環鉆進終孔后，需進行清孔。

旋挖成孔泥漿只起護壁作用，不循環，因此泥漿的耗量和處理工作量均較小，附屬設施也較少。但由于鉆具需頻繁在孔內上下，其抽吸、刮削作用對孔壁穩定不利，因些對泥漿質量和泥漿管理的要求較高，其在松軟地層中的成孔質量及鉆孔擴底在密實砂層中的穩定問題應通過現場試樁確定。

貝諾托灌注樁優點是使用套管護壁，避免了因使用泥漿所引起的環境污染和質量問題?？烧嬗^了解地層情況，持力層判斷準確；孔壁不會坍塌，超挖超澆方量少；無混凝土混漿和樁周夾泥問題，樁身質量好。缺點是費用高，需較大場地，在水上施工需要搭設堅固龐大的施工平臺，不經濟；遇到地下水位以下的、較厚的粉細砂層時，沉管和鉆進都很困難，而且有拔不出套管的危險，因此不宜用于穿越地下水位以下厚度超過5m的粉、細砂層[4]

預制樁分為部分擠土預制樁和擠土預制樁。預制樁的共同特點是機械化程度高，施工速度快，無泥漿放，除H型鋼管外，對孔底均有擠密效果，樁端承載力高。預制樁沉樁施工方法有錘擊法、振動法、水沖法、靜壓法。缺點是除靜壓樁外，均有振動和噪音排放；其擠土作用引起樁區及附近地區的土體隆起和水平位移，鄰樁相互擠壓導致樁位偏移。打樁還會引起臨近已有地下管線、道路和建筑物的損壞和不安全。

靜壓法是利用靜壓力將樁壓入土，施工中雖然仍然存在擠土效應，但沒有振動和噪音，特別適用于軟弱土層和鄰近有怕影響的建筑物的情況。同時靜壓樁樁型一般選用預應力管樁，有工藝簡明，質量可靠，造價低，檢測方便的特性。靜壓法沉樁相對錘擊法，主要是利用樁機自身的重量及配重或結構物自重，通過液壓系統施加在樁身上，樁在自重和靜力作用下逐漸壓入地基土中，使其滿足設計承載力的要求。通常靜壓式預應力混凝土管樁適用于高壓縮性土層或砂性較輕的軟粘土，當樁需貫穿有一定厚度的砂性土夾層時，必須根據砂性土層的厚度、密實度、上下土層的力學指標，樁的結構、強度、型式和設備能力等綜合考慮其適用性。[5]

沉管灌注樁優點是施工設備簡單，成樁速度快，超徑系數小，節省材料，無泥漿排放，現場整潔。缺點是對地層和環境有擠土的振動影響，在軟土中成樁易產生縮頸。穿越標準貫入試驗擊數N值大于12的砂土和N值大于15的粘性土較困難。振動沉管灌注樁的樁徑一般為270～400mm，最大樁長為20m。錘擊沉管灌注樁的樁徑一般為300～500mm，最大樁長為24m。當軟弱土層厚度大于上述深度時，不適合采用。

3 結論

綜上所述，潛水鉆成孔灌注樁、反循環鉆成孔灌注樁、正循環鉆成孔灌注樁、旋挖成孔灌注樁、貝諾托灌注樁、預制樁、沉管灌注樁均可用于軟土地區。比較而言宜優先選用潛水鉆成孔灌注樁、靜壓法預應力管樁，盡量避免使用旋挖樁及沉管灌注樁。靜壓樁施工時，若遇較厚密實砂夾層，可采取預鉆孔引樁技術予以穿透。

參考文獻：

[1]中國建筑科學研究院.建筑樁基技術規范JGJ94－2008[S].北京：建筑工業出版社.2008年8月第一版.

[2]徐小民.淺談潛水鉆成孔灌注樁的質量控制[J].科技資訊.2009年25期：105

[3]林宗元.巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社.2005年10月第一版.

[4]手冊編委會.水利水電工程施工手冊第1卷地基與基礎工程[M].北京：中國電力出版社.2004年8月第一版.

[5]張向華、陳國幟.靜壓法預應力混凝土管樁施工技術及其應用[J] .西部探礦工程.2006年10期：38-39.

作者簡介：

徐宏偉（1968-），男，遼寧遼陽人，高級工程師，從事巖土工程、水文地質及環境地質專業工作。