復雜地質條件下某項目基礎工程分析

黃偉元

廈門市萬科企業有限公司，福建 廈門 361016

0 前言

據勘察資料，初步判定場地內土層分布如下：雜填土、淤泥、淤泥夾砂（為軟弱土）、粉質粘土、中砂、粗砂、卵石、殘積砂質粘性土、全風化花崗巖、砂土狀強風化花崗巖；碎塊狀強風化花崗及中風化花崗巖；山體附近鉆孔土層中的孤石揭示率38%，淤泥層厚0～25m 不等，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在長期浸水條件下及干濕交替條件下具微腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性，本工程除部分樓棟及區域有孤石需采用沖孔灌注樁外，其余采用預制樁施工。本項目規劃出讓條件含交付時間限制，基礎工程工期管控尤為重要，基礎工程前期決策因素如下：

（1）本項目淤泥較厚，塔樓采用大直徑預應力混凝土管樁和大截面空心方樁均不滿足《福建省建筑結構設計若干規定》（2013 年1 月1 日頒布實施）的相關條文，如需采用則需進行地基處理，對工期影響較大。

（2）根據公司實際項目樁基經驗決定放棄普通方樁（主因為某實例項目采用普通方樁時，因成樁工藝品控問題導致試樁時暴樁率較高，且價格也較高），故本工程主樓決定采用預應力混凝土實心方樁（L13SG410），（下稱預應力方樁）［1］。

（3）根據地塊周圈項目（相同地質）純地下室的走訪及了解，純地下室采用預應力管樁的在土方開挖過程導致斷樁的概率大［2］，開挖后處理難度極大（采用套筒人挖灌注樁接樁），為方便場地管控、樁基質量及進度需求決定同樣采用預應力方樁［3］。

1 本項目樁基工程要點

（1）本工程場地地質情況變化較大，根據勘察資料，設計院選取若干有代表性孔位，采用450mm×450mm 邊長的預應力方樁（樁身強度為C60），以卵石層或殘積狀強風化作為持力層，據《建筑樁基基礎規范》公式5.3.3-1 進行樁基承載力特征值計算為1400～1600kN（取1400 kN，已扣除負摩擦力約200kN），經過估算單棟樓預應力方樁約需245 根，據地勘參數計算所得承載力特征值與預應力方樁（450mm×450mm）允許承載力特征值（2681kN）相差較大，承載力利用率低，經濟性較差，對工期也有較大影響，故決定采用試樁對樁基承載力特征值進行修正，結合前期方樁承載力取的較高的其余項目造成試樁暴樁的經驗，為確保首開南區地塊樓棟工程的順利，確定試樁最大特征值2400kN，試樁點位均選取地勘資料最不利孔位，經過現場試打樁、完整性檢測及靜載試驗，所有試樁成功，設計最終使用承載力特征值為2200 kN，實際設計布樁使用為1900kN（扣負摩擦力及空孔摩擦力），據修正后單棟樓布樁數為185～195 之間，主樓樁基工程因試樁使得基礎成本約節省80%、工期節省約20%。

（2）本工程場地地質復雜多變，常規地勘孔位布置間距約為20～25m 布設，導致部分靠近山體邊上的孔位僅揭示為含有零星孤石，南區純地下室區域樁基設計采用預應力方樁，抗壓兼抗拔進行送審，純地下室樁基施工靠近山體時，出現方樁施工入土兩三米便暴樁及樁傾斜等情況，出現此情況后立即停止該區域施工，對靠近山體純地下室單柱下進行施工勘察（約2000m2），主要探明方樁進入持力層前是否有孤石影響方樁沉樁，如遇孤石則變更修改為灌注樁，無孤石的柱位繼續施工預應力方樁，為確保經濟性、補勘速度及準確性，僅勘察柱位下是否含有孤石、底板標高以下如遇孤石或中風化花崗巖則進入1m 即停止勘察，根據最終補充勘察，地下室底板標高均殘積砂質粘性土、中風化孤石，底板標高以上橫臥連續孤石或石板，厚0～5m 不等，采用前期商定的灌注樁將導致樁基礎工程驗收、土石方開挖滯后，整體工期較延長等風險，綜合考慮采用筏板基礎+抗浮錨桿的形式，不同結構形式之間的純地下室結構梁板采用沉降后澆帶進行處理，因抗拔錨桿工程可在地下室墊層完成后施工，并與地下室底板分期施工穿插完成，對工期影響較小，本次補充勘察修改不但確保了南區首開工期，扣除補勘費用仍然節約了數十萬的基礎工程成本。

（3）本工程基坑支護工程周圈主要為SMW 工法連續墻+錨索+被動區加固（三軸攪拌樁），其中被動區加固區域典型尺寸為5m（寬）×7m（深），周圈地下室1～2 排的柱位的預應力方樁必須穿透基坑被動區加固范圍，根據施工工序應該先施工三軸攪拌樁被動區，再施工預應力方樁，盡管前期已對施工單位進行細致交底，被動區域的預應力方樁需跟著被動加固區處理后一周內完成樁基礎施工，但因現場場地原因等仍出現施工無法順暢連續銜接，導致部分被動區因硬化時間較舊，無法采用靜壓設備成樁的問題，但采用液壓錘擊設備則均能正常成樁，項目出現此問題后凡是被動區加固范圍內的樁均采用液壓錘擊進行成樁。

（4）隨著南區首開工程圖紙的測算，樁基成本超成本測算，需要對樁基礎進行優化（提高單樁承載力特征值）。方法一：采用更大截面預應力方樁提升單樁承載力，圖集L13SG410中尚有500mm×500mm～600mm×600mm 樁型可選，極限承載能力特征值為3310kN（設計布樁取值2800kN）及4767kN（設計布樁取值4200kN），相對450mm×450m 樁型2681 kN（設計布樁取值1900kN）提升分別為1.47 倍、2.2 倍，對應節省方樁數量約為30%及55%，對于北區地塊的基礎工程均有較大經濟性及工期優勢，但據樁廠市場考察，具備該樁型號生產的目前在福建省內僅福建建華管樁有限公司，且該廠家大部分方樁模具均為450mm×450m 規格，500mm×500mm～600mm×600mm 規格模具數量極小，生產規模無法滿足本工程進度的供應需求。方法二：因為方法一市場不允許，據南區已進行的實際工程樁靜載試驗（試驗終壓力為4550 kN），所有靜載試驗檢測樁基沉降量均為1～2cm 之間，地基土對于樁的支撐超預期，決定北區基礎設計時將設計承載力特征值提升至2400 kN（實際布樁承載力特征值為2100 kN），相校南區同單體主樓約節省樁數為10%，根據后期靜載試驗均能滿足驗收規范要求，據成本測算，北區在修改樁基承載力后節省成本約300 萬元，同時節省了工期。

2 本項目樁基工程總結

通過本復雜地下室下基礎工程的系統復盤，總結幾點工程經驗如下：

（1）本工程試樁按非破壞性進行，主要擔心試樁接近極限值導致試樁失敗，從本工程及前期工程實例經驗，無論采用液壓錘擊成樁或靜壓設備成樁均可取接近極限特征值（如450mm×450mm 取2600kN）本工程取值2400 kN 進行試樁相對保守。

當詳勘揭露部分地質變化較為劇烈時，應該提前介入對該區域進行補充勘探，為基礎形式的準確定型提前提供可靠參考，而不是按上限間距進行詳勘。

（2）預應力方樁在土方開挖過程中的防斷樁能力較高強預應力管樁有較大優勢，主要體現在接頭處理上，方樁端口板除了一圈圍焊外，外加四根L 角鋼進行加固連接。根據本工程土方開挖結果，未發現斜樁斷樁，故在淤泥土較厚地質情況下使用方樁有較大優勢。

（3）本工程相同建筑單體（常規兩梯四戶戶型）采用預應力方樁基礎相較采用灌注樁基礎的，成本更優，單棟約節省100～120 萬元；工期更省，單棟工期節省約為20 天。

（4）當基坑支護存在被動加固區，需要各工序緊密銜接時，建議基坑支護單位與樁基單位為同一家施工單位施工，可減少現場管理難度，促進各工序銜接確保樁基工程的可靠性。

3 結束語

樁基工程是房屋建造工程的重要組成部分，工程管理人員應加強對樁基工程的管控能力，在當前地產開發貸日均利息動輒幾十萬的市場條件下，如何快速、經濟及安全的完成樁基工程的監督和管理已成為設計、工程管理人員迫切需要提升的能力之一。