閩江口深厚軟土樁基礎與基坑支護方案比選分析

李 勤

(中鐵房地產集團(福州)有限公司，福建 福州 350001)

1 工程概況

項目位于福州市馬尾區某平原地區，周邊鄰近在建道路，東北側為某地產公司在建住宅小區。項目擬建物由9棟23層～33層高層住宅樓、8棟9層～11層小高層住宅樓、18棟3層～4層多層住宅樓及附屬建筑組成，下設1層～2層滿鋪地下室，多層采用框架結構體系，高層采用剪力墻結構體系，用地面積約10.3萬m2。場地抗震設防烈度為7度，設計地震分組為三組，場地類別為Ⅲ類。

1.1 巖土層結構

擬建場地較平坦開闊，地面標高約5.0 m～7.0 m，分布有較多池塘、淤泥質棄土等，屬濱海相沖淤積平原。上部主要為海相淤積的淤泥軟土層，中部以沖洪積成因的中砂、卵石層為主，下部為花崗巖風化層。在鉆孔深度范圍內地基巖土層共分為8層，自上而下為：①素填土：松散，均勻性差，回填時間約1年～3年，普遍分布，工程性能很差，厚度0.40 m～6.50 m。②淤泥(夾砂)：流塑，普遍分布，工程性能很差，厚度15.10 m～37.90 m。③中砂：多呈中密～密實，普遍分布，工程性能一般，厚度11.90 m～51.40 m。④卵石：中密～密實，分布不連續，厚薄差異懸殊，局部分布有⑤粉質黏土下臥層，均勻性差，工程性能較差，厚度0.60 m～20.30 m。⑤粉質黏土：可塑，局部分布，厚度0.80 m～8.50 m。⑥強風化花崗巖Ⅰ：標貫試驗實測擊數N≥50擊，巖芯呈砂土～碎屑狀，遇水易軟化，巖體完整程度為極破碎，屬極軟巖，普遍分布，厚薄差異懸殊，工程性能一般，厚度0.50 m～13.70 m。⑦強風化花崗巖Ⅱ：碎裂狀構造，巖芯呈碎屑狀～碎塊狀，巖體完整程度為極破碎，屬軟巖，普遍分布，厚薄差異懸殊，工程性能較好，揭露厚度0.50 m～11.60 m。⑧中風化花崗巖：塊狀構造，巖石較新鮮，屬較硬巖，普遍分布，工程性能好，揭露厚度1.90 m～8.00 m，層頂標高-78.71 m～-31.18 m。

1.2 水文地質條件

場地下承壓含水層不會產生基坑突涌，近3年～5年最高水位標高6.00 m，歷史最高水位標高約為7.00 m，地下室抗浮設防水位取7.00 m。地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對地下鋼結構具弱腐蝕性。

2 地質條件對施工方案的影響分析

1)地表缺少硬殼層。地表為軟弱填土，其下為深厚流塑狀淤泥層，場地內分布有較多的大小魚塘和外來淤泥質棄土，約占總面積的50%，地表承載力低，不能滿足大型工程機械設備的行走和施工要求。2)深厚流塑狀淤泥層。場地上部分布有深厚淤泥軟土層，厚度達15.10 m～37.90 m，呈流塑狀，含水量約50%～70%(平均值58%)，高靈敏度，高壓縮性，工程性能極差，易造成基坑邊坡滑移破壞及坑底隆起破壞。深厚淤泥層對基坑支護、樁基施工、土方開挖、工程建設后區內道路和管網的沉降等均有很大的不利影響。3)深厚中砂層。地基中段分布有深厚中砂層，厚度11.90 m～51.40 m，其均勻性總體較差(多呈中密～密實，局部松散、稍密)。該層中上部夾有薄層淤泥且分布有淤泥質土、粉質黏土透鏡體，工程性能較差，故僅可考慮下部35 m以下的中砂層作為多層建筑和地下室的樁端持力層，施工時存在樁身難以穿越(于預應力管樁而言)、孔壁易坍塌、沉渣較難控制(于沖(鉆)孔灌注樁而言)等困難。

3 樁基礎方案比選分析

根據地區經驗，瑯岐地區建筑物樁基礎的適用樁型主要為沖(鉆)孔灌注樁和預應力管樁，大部分工程采用預應力管樁。兩種樁型各有工藝上的優缺點，本工程選擇沖(鉆)孔灌注樁和預應力管樁，以1棟高層(3號住宅樓(33層))和1棟小高層11號住宅樓(9層)擬建物進行比選分析。

1)3號住宅樓(33層)：方案一，采用沖(鉆)孔灌注樁以⑧中風化花崗巖作樁端持力層，采用樁端后注漿工藝，樁徑1 000 mm，樁長約56 m。方案二，采用預應力管樁以⑥強風化花崗巖Ⅰ作為樁端持力層，樁徑800 mm，樁長約48 m；采用旋挖機引孔穿越③中砂層輔助沉樁，引孔深度35 m；采用水泥土攪拌樁固化②淤泥(夾砂)，有效固化厚度6 m。2)11號住宅樓(9層)：方案一，采用沖(鉆)孔灌注樁以⑦強風化花崗巖Ⅱ作樁端持力層，樁端采用后注漿工藝，樁徑800 mm，樁長約48 m。方案二，采用預應力管樁以③中砂層下部作為樁端持力層，樁徑600 mm，樁長約38 m，暫不考慮引孔措施。

3.1 經濟性對比

根據福州地區樁基施工市場單價進行估算，不包含場地地表填土硬化的處理費用，結果如下：

3號住宅樓：沖(鉆)孔灌注樁(方案一)的基礎造價約190元/m2；預應力管樁(方案二)的基礎造價約192元/m2。兩種樁基方案造價基本相當。

11號住宅樓：沖(鉆)孔灌注樁(方案一)的基礎造價約240元/m2；預應力管樁(方案二)的基礎造價約103元/m2。預應力管樁(方案二)的造價較低，具有較明顯的經濟優勢。

3.2 質量可靠性對比

高層建筑預應力管樁方案需要通過引孔輔助沉樁、需對軟土進行固化處理，該方案工序較為繁多，各流程質量把控難度較大，且相互存在一定的不利影響，引孔過程中易塌孔，會使樁側與樁端阻力的發揮受到影響，故其可靠性相對較差。另外，根據臨近多個工程項目的施工經驗，采用預應力管樁，地下室開挖后，樁身的傾斜和偏位問題較為嚴重。

3.3 施工工期對比

單一的樁型工序，預應力管樁較沖(鉆)孔灌注樁有明顯的工期優勢，其施工較為簡便，沉樁速度快。但若需進行大深度引孔與軟土固化，引孔施工難度大、質量較難控制，需通過緩慢細致的施工并采用輔助措施保證引孔質量，軟土固化時水泥土攪拌樁的施工速度較慢、水泥漿凝結時間較長，將大大延長了預應力管樁基礎方案的施工工期。根據類似工程施工經驗，預應力管樁+引孔+軟土固化的工期一般長于沖(鉆)孔灌注樁+后注漿的工期。

3.4 基礎方案的選擇

經對比分析，高層建筑宜選用沖(鉆)孔灌注樁方案，其他多層建筑宜選用預應力管樁方案。

4 基坑支護方案比選分析

4.1 基坑概況

本工程設1層滿鋪地下室，地下建筑面積約7.6萬m2，基坑邊界總體呈長方形(約320 m×240 m)，基坑開挖深度約3.00 m～6.00 m(總體南側深北側較淺)，開挖深度范圍內為①素填土及②淤泥(夾砂)軟弱土層，基坑四周緊鄰在建道路，南側距道路5 m～9 m，北側距道路16 m～20 m；根據福建省標準DBJ 13—84—2006巖土工程勘察規范，本基坑工程安全等級為二級。

4.2 基坑支護方案選擇

本工程基坑支護進行分段考慮，場地南側采用雙排樁支護結構(見圖1)，結合水泥土攪拌樁進行被動區加固和樁間擋土。支護樁采用沖(鉆)孔灌注樁或抗剪能力較好的混凝土管樁(PRC600型)。場地北側開挖深度相對較小且具有放坡條件，采用攪拌樁結合土釘的復合土釘墻，為預防工程建設以后小區周圍的環形道路和管道因軟土固結產生過大沉降，攪拌樁的布設兼作軟基減沉考慮，適當提高置換率和處理深度。

4.3 基坑支護方案對比分析

1)經濟性對比。選取基坑南側邊界代表性剖面約100 m，分別布設樁徑800 mm的沖(鉆)孔灌注樁和600 mm的PRC管樁，樁長均為22 m，樁間距分別為2.4 m和1.6 m，樁排距均為3.3 m，混凝土梁分別為800×1 000和600×800，估算得出每延米圍護樁和混凝土梁的造價：沖(鉆)孔灌注樁為16 433元/m，PRC管樁為10 145元/m，PRC管樁造價節約6 288元/m，經濟優勢較明顯。2)質量可靠性對比。作為圍護樁，樁身主要考慮其抗剪能力。沖(鉆)孔灌注樁樁身抗剪強度高。若采用混合配筋的混凝土管樁(PRC樁)，并結合坑底被動區攪拌樁軟土加固，經建模計算，樁頂即樁身最大水平位移值為18.94 mm，豎向位移(沉降)值為14 mm；基坑支護抗傾覆穩定性系數KQ=1.259≥1.25；基坑支護整體穩定安全系數Ks=2.859>1.35；基坑支護抗隆起安全系數Ks=7.588≥1.800；基坑嵌固段土壓力計算Ps=4 406.086≤Ep=6 161.782。各項驗算可滿足規范要求，在技術和安全上具有可行性。3)施工工期對比。對于雙排樁支護結構，施工工期主要取決于圍護樁的施工，顯然PRC管樁較沖(鉆)孔灌注樁施工方便，速度快，具有較明顯的工期優勢。

4.4 基坑支護方案的選擇

經對比分析，北側采用復合土釘墻，南側采用雙排樁支護結構，樁型采用600型PRC混凝土管樁，技術上可行，經濟造價較合理、施工速度較快。

5 結語

1)福州瑯岐濱海平原地區，軟土厚度大，工程性能差，地基條件復雜，樁基礎宜分區分棟、基坑支護宜分段進行分析比較，以保證方案的合理可行性。

2)預應力管樁一定比沖(鉆)孔灌注樁造價便宜、施工速度快實際上是一個認識誤區。在一些復雜的地基條件下，增加預應力管樁樁徑、采取引孔措施輔助沉樁來滿足設計要求的常規作法并不合理，與沖(鉆)孔灌注樁相比較，經濟性和施工速度不具有優勢，安全性相對較差。

3)當軟土地區沒有合適的土釘或錨桿持力層時，1層地下室的基坑支護可采用雙排樁支護結構，樁型可考慮采用抗剪能力相對較好的混合配筋混凝土管樁(PRC樁)。

[1] 福建巖土工程勘察研究院.某工程巖土工程詳細勘察報告[R].2017.

[2] JGJ 94—2008,建筑樁基設計規范[S].

[3] JGJ 120—2012,建筑基坑支護技術規程[S].

[4] DBJ 13—84—2006，巖土工程勘察規范[S].

[5] 福建省住房和城鄉建設廳.福建省建筑結構設計若干規定(閩建科[2012]37號)[Z].2012:11.

[6] 福州市建設局.福州市深基坑與建筑邊坡工程管理暫行規定[Z].2010:29.