談平潭軟土地區的樁基選型

孫海忠 羅成恒 魏建華

(上海巖土工程勘察設計研究院有限公司，上海 200070)

0 引言

樁基選型包括施工工藝的選擇和樁型的確定，目前在樁基礎設計中還不時存在著盲目以某一因素決定樁型和施工方法的現象，其結果常常帶來不應有的損失和施工困難。許多學者對樁基選型進行了研究:陳華定［1］對樁基選型進行了詳細綜述;曾漢武［2］對因樁基選型不當而造成損失的多個工程案例進行了介紹;蘇庚種［3］對復雜地質條件的樁基選型進行了詳細分析。

同一個項目，可以采用不同的樁基方案。在同樣滿足安全工作的前提下，樁基設計應充分考慮到經濟合理和方便施工，以最小的代價取得最大的經濟效益，為此，進行不同的方案比較是必須遵循的原則。本文以位于平潭金井灣地區某組團項目為例，從樁基方案選擇及土方開挖的角度分析樁基優化問題，并提出解決辦法。

1 工程概況

1.1 工程簡介

本工程位于福建省平潭綜合實驗區金井灣地區，場地北側為規劃如意路，南側為規劃平嵐嶺路，西側為現狀水泥路，東側為規劃金井二路。本工程用地面積86 009 m2，總建筑面積221 427 m2，其中地上建筑面積168 713 m2，地下建筑面積52 714 m2。地上部分包含18棟辦公樓，建筑高度不超過39 m，地下部分為一層地下車庫。基坑原開挖深度為2.05 m，由于北側、東側、南側規劃道路施工，增加圍堰高度4 m～5 m，基坑最終開挖深度為6 m～7 m。

1.2 工程地質條件

根據《巖土工程勘察報告》，本工程場地屬典型的濱海平原相地貌類型，地層形態單一。

①1填砂:深灰色，松散，飽和，主要為中細粒石英砂，部分含少量貝殼，局部夾有山地土，均勻性較差，級配較差，為新近人工堆填，堆填時間約半年，厚度為0.80 m ～2.60 m，平均厚度1.45 m。

②淤泥質土:灰黑色，流塑，飽和，含腐殖質及貝殼等，部分含少量石英砂，有臭味，搖振反應慢，捻面光滑，有光澤，干強度及韌性中等。本層在整個場地均有分布，層厚為9.90 m～20.70 m，平均厚度為14.03 m。

③粘土:褐黃色，飽和，可塑～硬塑，含鐵錳結核等，粘性較強，無搖振反應，捻面較光滑，有光澤，干強度及韌性中等。本層在整個場地均有分布，層厚為2.10 m～24.20 m，平均厚度14.11 m。

根據巖土工程勘察報告，主要含水層為淺部填砂中的孔隙水，與地表水具有相同性，水量主要受大氣降水和季節影響。場地穩定水位一般在0.5 m，近3年～5年最高水位為0.3 m。

2 樁基選型

本工程場地土質條件極差，基坑周邊環境復雜，對工程樁自身抗變形能力較高。以下對可供選擇的樁基形式逐一進行比較分析，以便確定較為合理的樁基形式。

1)預制方樁。

本工程采用預制樁樁長35 m～40 m左右，樁端持力層為強風化花崗巖，長細比在87.5～100之間，國標圖集04G361規定，對以端承為主的樁，長細比不宜大于100，400預制樁長細比接近國標的最大值，長細比過大，而我們的土層淤泥較厚，錘擊過程中稍有偏差容易斷樁。

此外，30多米樁長一般需要三節樁，由于樁太長，樁接頭部位容易出現偏差，影響樁的質量，所以一般預制樁樁長不超過30 m，否則對施工要求很高，質量難以保證。

在造價方面，采用預制樁樁端持力層只能達到強風化巖土層。采用400的預制方樁，根據地勘報告，單樁豎向極限承載力標準值為3 500 kN，特征值為1 750 kPa，樁長35 m左右。采用灌注樁樁端持力層可達到中風化花崗巖層，樁長26 m～51 m，直徑1 000的樁，單樁承載力極限值可達到21 000 kN，特征值為10 500 kN，也就是一根灌注樁相當于6根預制方樁。

6根預制方樁的體積為:6×0.4×0.4×35=33.6 m3，而一根灌注樁的體積:到中風化巖大概需42 m長，3.14×0.5×0.5×42=33 m3。兩者用的混凝土量是一樣的，但用灌注樁多數采用單樁，不用承臺。

預制樁6根樁基礎要用一個長×寬×高=3 800×2 400×1 000的承臺，配筋長向 Φ25@100，短向 Φ20@200。具體造價如下:

混凝土量:3.8 ×2.4 ×1=9.12 m3。

長向承臺鋼筋用量:2 400/100×490.9×3 800=45 600 mm3。

短向承臺鋼筋用量:3 800/200×380.8×2 400=17 000 mm3。

承臺總鋼筋用量:0.045 6+0.017=0.062 6 m3，重量為:7.8 ×0.062 6=0.49 t。

混凝土造價為:500元/m3×9.12 m3=4 560元。

鋼筋造價為:5 000×0.5=2 500元。

每個承臺的造價在7 000元左右，預制樁每米造價1 400元～1 500元左右，灌注樁每米造價1 800元左右。可見單樁造價相差不多，但預制樁多了一個承臺的造價，所以預制樁并不經濟。

2)預應力管樁。

樁端持力層為強風化花崗巖，30多米樁長一般需要三節樁，由于樁太長，樁節頭部位容易出現偏差，影響樁的質量，所以一般預應力管樁樁長不超過30 m，否則對施工要求很高，質量難以保證。

干濕交替下采取措施隔絕水源，但是這個措施是否可靠很重要，金井灣地區均屬高腐蝕環境，預應力管樁樁壁很薄，一旦腐蝕就會穿透整根樁，而且樁端等直接傳力部分最易腐蝕，所以隔絕水源措施很重要，到目前尚無可靠措施。

在造價方面，從前面的分析可知一根灌注樁相當于6根預應力管樁的承載力，6根預應力管樁總長:35×6=210 m，以平潭地區市場價為準，每米280元，總造價:210×280=5.88萬元。

通過前面的分析，承臺造價:7 000元，則總造價約6.6萬元。

灌注樁造價按每立方米1 800元計算，每根樁的體積33 m3，則總造價為1 800×33=59 400元，約合6萬元。

在工期方面，一般情況下施打入巖樁，預制樁一臺班可打9根樁，灌注樁一臺班可打2根樁，此外灌注樁需28 d的養護，若進行交叉作業，分段施工，工期方面可以得到補償，且預應力管樁預制也需養護時間。

凡工程樁發生大量偏位的，幾乎全是采用錘擊式或壓入法施工的鋼筋混凝土預制樁和預應力管樁，而灌注樁偏位情況極為少見［4］。不同樁型的剛度差異是一個因素，但主要取決于樁間土的擾動程度。擠土樁在沉樁過程中產生的超靜孔隙水壓力，在深厚的軟粘土中消散極慢，布樁越密，擾動越嚴重，甚至當沉樁速度稍快時，鄰近樁就會產生偏位的現象。由于基坑開挖時，土的結構強度尚未得到恢復，樁周土的嵌固作用很小，當挖土高差較大時，工程樁就會朝一個方向偏移，嚴重時導致大量工程樁斷裂、報廢。

3)沖孔灌注樁。

與以上兩種樁型比較，沖孔灌注樁最容易保證質量，且對施工要求最低，但同樣存在著樁端的強腐蝕問題，需采取可靠措施，但它同于預制樁，樁體為實心，若鋼筋保護層加厚，配筋增強，在混凝土中加入防銹劑，腐蝕問題可以得到解決。

在造價方面，通過上面的分析，沖孔灌注樁的造價比預制樁、預應力管樁便宜或相近。

在工期方面，如施工組織高效，加大施工班組的投入，工期不一定慢，而且在平潭地區，沖孔灌注樁工藝較為成熟，施工隊伍經驗較豐富。

另外，在基坑土方開挖過程中，沖孔灌注樁樁體直徑較大，剛度較大，抗側移能力較強，樁體偏位、斷裂問題發生的概率較小。

總體而言，沖孔灌注樁方案比較可行。

3 結語

本工程樁基在進行以上系統分析后最終選擇了φ1 000沖孔灌注樁方案，土方開挖過程中樁位偏移、樁體斷裂等現象幾乎沒有發生，而相鄰的某工地因選擇了邊長為400的預制方樁，Ⅲ類、Ⅳ類樁達到了整個工程樁數量的一半，最后不得不補沖孔灌注樁，不僅造成了經濟損失，也延誤了工期。總之，樁型選擇應結合巖土地質條件、施工工藝、工期要求、經濟等因素綜合分析確定，較適宜的樁型和施工工藝對于保證工程質量、節約投資、縮短工期無疑是非常重要的。

［1］陳華定.淺議樁基選型［J］.工程設計，2005(4):11-12.

［2］曾漢武.對樁基選型確定的分析［J］.建筑結構，1995(6):37-40.

［3］蘇庚種.復雜地質條件的樁基選型分析［J］.探礦工程，2003(sup):38-40.

［4］DG/T J08-61-2010，基坑工程技術規范［S］.