工程勘察中樁基礎的選型與考慮因素分析

吳正群（中建材巖土工程江蘇有限公司，江蘇 南京 211106）

通過在工程施工前進行巖土工程勘察，可得知工程建設場地的水文以及地質條件，為工程的設計、施工提供支持和幫助。以南京市某幼兒園新建工程為例，通過勘察得知，該地區的天然地基不足以滿足建筑的荷載要求，需選用樁基礎，因此為保證樁基礎的承載作用能夠滿足荷載要求，應結合工程勘察結果，從多方面、多角度對樁基礎的選型進行分析，選擇合理、科學的樁基礎，保證工程地基的建設質量。

1 工程概況及勘察結果

某幼兒園擬新建場地位于南京浦口科創團特路與浦云路交叉口，建筑物為3 層框架結構，包括2 層的地面主體結構以及1層的地下室，地下室主要作為車庫使用，設計地坪標高6.10，開挖深度約為5.50m。

于2021年7月開展了勘察工作，進行了野外工作、室內土工試驗以及巖石試驗[1]，此次勘察共布置了43個勘探點[2]，其中控制性孔15個、一般性孔28個。一般性孔中標貫孔13個，合計機鉆孔43個、靜探孔15個，具體位置見圖1所示。

圖1 勘探點平面位置圖

經勘察，場地內揭露的地層按照地基土的成因、物理力學性質差異[3]劃分后，可劃分為5個工程地質大層以及10個亞層，工程地質特性綜合評述見表1。

表1 巖土體工程特性綜合評述表

場地土層的分布規律，據相應規范，分別按強度指標理論計算、物理力學指標以及原位測試指標[4]確定，并結合地區經驗，場地土層的分布規律、地巖土層承載力特征值及壓縮模量見表2。

表2 層位數據及承載力特征值一覽表

2 樁基礎比較與選擇分析

根據鉆探資料，擬建場地內淺部普遍分布有厚度較大的填土層（1.70m～3.40m），基坑開挖后基底基本均位于②-3層淤泥質粉質黏土夾粉土～互層層上，該層為場地內的主要軟弱土層，且厚度變化較大（10.00m～22.10m），且該層內分布厚度不均的易使建筑物產生較大的沉降、差異沉降，因此，場地淺部無良好的天然地基淺基礎持力層，建議擬建幼兒園采用樁基礎[5]。

2.1 樁基礎

擬建的幼兒園地面工程為1棟2層的建筑，以及地下一層的地下室，地面建筑的預估最大單柱荷載約為3500kN、地下建筑的埋設深度約為5.5m，預估的最大柱荷載約為1500kN，地面建筑需考慮風的荷載影響產生的水平作用力，地下室建設應考慮抗浮要求，宜采用預制應力樁、鉆孔灌注樁[6]，在布樁時除考慮單樁豎向承載力之外，還需考慮樁的水平荷載要求，并且地面建筑與地下室的荷重差異較大，因此樁基礎持力層在選擇時，應充分考慮對地面建筑、地下室沉降量的控制以及兩者之間的差異沉降等因素，即應同時滿足以下要求：

（1）單樁豎向承載力能夠滿足設計布樁的要求；

（2）建筑的基礎沉降、差異沉降、地下室抗浮應滿足相應規范設計要求；

（3）在充分發揮樁身結構強度的情況下控制樁基礎入土的深度；

（4）采用同一種樁結構的同一棟建筑應采用相同的應力層。

根據《南京地區建筑地基基礎設計規范》（DGJ 32/J12-2005），以工程勘察中J5、J25 孔作為素材，此工程的樁基礎持力層選擇以及承載力特征值預估值見表3。

表3 單樁承載力特征值估算

2.2 樁基礎成樁條件分析

擬建場地的地貌類型屬于長江漫灘地貌單元，場地內原為農田，后經過征拆后進行整平處理，回填了部分工程廢土并且澆注了混凝土對地面進行了硬化，作為臨近項目的材料加工、存放區使用，地勢較為平坦，場地周邊的交通較為便利，易于大型機械設備的入場。擬建場地的填土層為新進回填土，夾雜少量植物根莖、建筑垃圾等，結構較為松散，地表地基強度較低，主要位于場地淺部，經施工挖除后對地基基礎影響較小，場地上部土層為素填土層、粉質黏土層，下覆基巖為泥質砂巖，包含粉砂以及中粗砂混卵礫石，砂巖主要為強風化泥質砂巖，局部夾雜中分風化泥質砂巖，巖層面埋深約為50m 左右，巖體較為破碎，根據場地的地層結構、地層結構中各土層的特征以及場地周邊的交通、環境條件，結合幼兒園建筑的荷載要求，本工程采用樁基礎是可行的[7]。

擬建場地具有較好的成樁條件，適宜于樁基礎，如預制樁、鉆孔灌注樁。采用預制樁時，具有樁體質量易保證、施工材料、周期等綜合成本較低，施工對于周圍造成的噪音和漿液污染等較低等優點，但是預制樁會產生明顯的擠土效應，進而導致鄰近樁體發生偏位、斷樁等現象，導致承載能力下降，并且場地②-5層局部粉砂富集、②-3A層呈局部中密狀，因此在穿越時可能會存在一定難度，所以在選用預制樁時，應選用預鉆孔引孔等措施，并且單樁的承載力易受樁長、樁徑的控制，因此建議在施工前進行試樁，進而確定合理性以及設計單樁承載力。對比預制樁，鉆孔灌注樁單樁承載力可以通過調整樁徑、樁長進行控制，并且易于穿過較為堅硬的土層，達到較深的樁端持力層，但是其施工的成本較高、對環境的影響較大、成樁容易出現斷樁、離析等質量問題，對于成樁的質量難以控制，且對施工工藝要求較高[8]。若采用鉆孔灌注樁時，應注意軟質土層成孔時的縮孔、坍空問題，控制泥漿配比的合理性、采用適當的防護結構，且該廠區的基巖為泥質砂巖，易被浸水導致軟化，因此在施工時應進行試樁，做好清孔、沉渣測量和處理工作，保證單樁的承載力。

3 樁基礎選擇考慮因素分析

3.1 水文條件對樁基礎的影響及應對措施

對樁基礎產生影響的水文條件為地表水以及地下水，基于對場地的勘察，場地在整平時進行了工程廢土的回填，以及澆筑了混凝土且完成了地面的硬化，臨近的地表水為場地周邊的積極性排水溝，主要是完成季節降水的引排，施工時做好排水溝的場外引流工作后，地表水對樁基礎的影響較低。而對于場地的地下水條件，地下水的補給來源明確，復雜程度分類為中等，含水性的巖性厚度不穩定，地下水主要為孔隙潛水和微承壓水，水位情況如表4所示，受季節的影響較為明顯，且對于建筑混凝土結構以及鋼結構具有微腐蝕性，孔隙潛水主要存于①、②層中，對于樁基施工的影響較小，而微承壓水存在于③、④層中，為預制樁的持力層，結合預制樁的引穿措施，在鉆孔施工時，易發生樁孔涌水現象，影響孔壁的穩定以及澆注混凝土的質量，因此，在施工時應做泥漿護壁工作[9]，并且抬高護筒的標高，使孔內的液面保持高于承壓水的水頭，進而消減承壓水的危害，必要時可設置減壓井。

表4 地下水信息表

3.2 特殊性巖土層對樁基的影響及應對措施

本工程場地的特殊性巖土層主要為素填土、軟土混合土、風化等，素填土為人工填土，工程性質極差，會產生地基變形過大的風險，且開挖時穩定性差易導致基坑開挖施工時坑壁坍塌風險，會產生地基變形過大的風險。軟土混合土層普遍分布于擬建場地基底，該土層的特點為強度低、壓縮性高，因此，在樁基施工時會導致縮徑等問題的發生，從而會導致單樁承載力下降，樁身質量出現問題，進而滿足不了設計需求。根據勘察結果可知，土層④為中粗砂混卵礫石層屬于混合土，當使用預制樁時，存在施工時難以穿越該層土的現象，并且使用鉆孔灌注樁時，當進行施工穿越土層時，可能會產生漏漿的現象，導致鉆進過程受阻，在施工過程中孔壁較易發生坍塌。鉆孔灌注樁的持力層為⑤層，該層屬于風化巖，含有泥質砂巖，易被浸水軟化，封底不及時也會影響樁基礎的承載力。因此，為避免特殊巖土層對樁基的影響，應結合不同土層的性質進行分層開挖，合理控制開挖厚度，當開挖施工以及開挖工作進行到底板附近的標高時，該階段應采用人工開挖的方式，防止場地基地的土層被擾動，并且應及時澆筑墊層，防止巖土層土體浸水發生軟化，在樁基礎施工應在樁孔的洞口設置鋼護筒進行保護，并控制鉆進的速度，采用合理的優質泥漿、泥漿配比[10]，防止塌孔現象的產生，并及時地進行沉渣清理、封底工作。在進行混凝土澆筑施工時，采用合理的工藝消除混凝土對施工的不利影響，保證樁基礎的成樁質量，進而保證樁基礎的承載力滿足設計及使用要求。

4 結語

綜上，以幼兒園的勘察作為工程實例，經分析該場地的天然地基不滿足荷載要求，應選樁基礎，樁基礎的可選類型為預制樁、鉆孔灌注樁，樁基礎選型時應根據場地周邊的環境、地層條件以及施工可行性等方面對成樁的條件進行判斷，并且應充分考慮建筑荷載、水文地質、施工條件等因素，合理選擇樁基形式，保證樁基質量以及樁基承載力，從而保證樁基礎滿足工程建設需求。