環(huán)球航運(yùn)廣場樁基方案的選擇與評(píng)價(jià)

李建虹 武維勇

從建筑物單樁荷載大小，樁基持力層及樁型的選擇，樁基沉降量分析，成樁技術(shù)分析以及樁基施工應(yīng)注意的問題等方面對(duì)場地的樁基方案選擇進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)的工程措施，以確保工程的安全。

環(huán)球航運(yùn)廣場位于寧波東部新城，南靠驚駕路、東鄰中央大街，北面和西面均是市政規(guī)劃道路。工程主要建筑物為地下三層、地上五十二層的鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)總建筑面積139960 m2，裙樓高度24m（4層），四層餐廳采用大懸挑。

場地屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，雨量充沛，光照強(qiáng)，四季分明。冬季受蒙古高壓控制，盛行西北風(fēng)，以晴冷干燥天氣為主，是本區(qū)低溫少雨季節(jié)；春末夏初為過渡時(shí)期，副熱帶極峰開始影響本區(qū)，氣旋活動(dòng)頻繁，冷暖空氣交替，空氣濕潤，陰雨綿綿，習(xí)稱“梅雨季”；夏秋7～9月間，受太平洋副熱帶高壓控制，天氣晴熱少雨，且常有熱帶風(fēng)暴侵入，帶來大風(fēng)大暴雨等災(zāi)害性天氣。

場地位于寧波斷陷向斜盆地中部，區(qū)域構(gòu)造單元屬華南加里東褶皺系浙東南褶皺帶，麗水—寧波隆起帶中的新昌—定海斷隆帶。地質(zhì)構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺次之，不同展布方向和不同切割深度的斷裂相互交織，形成了本區(qū)特有的網(wǎng)格狀構(gòu)造格局，并控制了區(qū)內(nèi)的地質(zhì)作用和地震活動(dòng)。

雜填土?；?、灰黃、灰褐色，結(jié)構(gòu)松散，成分主要由碎石、塊石混砂、礫及粘性土組成，河道處下部以粘性土混碎石為主，粒徑一般10～30cm，大者可達(dá)50cm以上，混磚塊、混凝土塊等建筑垃圾，表部多為水泥地坪，大小混雜，土質(zhì)不均。

粘土?；尹S色，可塑，往下漸變?yōu)檐浰?，厚層狀，富含氧化鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)。土面光滑，干強(qiáng)度很高，韌性很硬，無搖震反應(yīng)。

淤泥質(zhì)粘土?；疑?，流塑，厚層狀，土質(zhì)均勻，細(xì)膩，偶為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。土面具油脂光澤，干強(qiáng)度很高，韌性很硬，無搖震反應(yīng)。

淤泥?；疑?，流塑，厚層狀，土質(zhì)稀軟、細(xì)膩，局部為淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。土面具油脂光澤，干強(qiáng)度很高，韌性很硬，無搖震反應(yīng)。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土?；疑?，流塑，厚層狀，混少量粉砂團(tuán)塊，土質(zhì)較均勻，偶為淤泥質(zhì)粘土。土面光滑，干強(qiáng)度高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)。

粉質(zhì)粘土夾粉砂、粉砂夾粉質(zhì)粘土

灰色，粉質(zhì)粘土呈流塑，粉砂呈松散～稍密狀，厚層狀構(gòu)造，粉砂多呈團(tuán)塊狀分布，土質(zhì)不均，巖性以粉質(zhì)粘土夾粉砂為主，粉砂夾粉質(zhì)粘土主要分布于東南部，混貝殼碎片。土面較粗糙，干強(qiáng)度中等～低，韌性中硬，有輕微搖震反應(yīng)。

粉質(zhì)粘土。灰色，流塑，局部軟塑，厚層狀，局部粉粒含量較高，土質(zhì)不均勻，偶為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。土面光滑，干強(qiáng)度高，韌性中硬，無搖震反應(yīng)。

細(xì)砂。淺灰、灰黃色，密實(shí)，飽和，厚層狀，砂質(zhì)不均，分選性差，以細(xì)砂、粉砂為主，局部相變?yōu)橹猩啊⒋稚?、礫砂，混少量圓礫，個(gè)別可達(dá)2.0cm，局部混少量粘性土。該層場地內(nèi)均有分布，物理力學(xué)性質(zhì)好，具中等偏低壓縮性，層面埋深65.0～68.0m，頂板標(biāo)高-65.55～-62.53m，層厚2.1～5.6m。

粉砂。淺灰綠、淺灰、灰黃色，密實(shí)，飽和，厚層狀，砂質(zhì)較均，局部為含粘性土粉砂、細(xì)砂、中砂等，局部夾粉質(zhì)粘土薄層。

含粘性土圓礫、卵石。灰綠、灰黃、灰紫色，密實(shí)，飽和，厚層狀，粒徑一般0.5～～5cm，大者10cm以上，次圓狀，含量50～60%，下部多呈強(qiáng)風(fēng)化狀，充填大量礫砂、粗砂，膠結(jié)緊密，粘性土含量15～25%，分布不均，局部相變?yōu)楹训[石粉質(zhì)粘土。

中風(fēng)化玻屑凝灰?guī)r?；易稀⒆霞t、灰黃色，凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石質(zhì)硬、性脆，較完整，裂隙較發(fā)育，裂面渲染鐵錳質(zhì)，巖芯呈短柱狀，長10～40cm，個(gè)別為塊狀，巖石質(zhì)量等級(jí)Ⅲ級(jí)。

本工程主樓為52層超高層建筑，，為帶筒體的鋼混巨型結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)采用兩側(cè)筒體+中央大桁架的結(jié)構(gòu)形式，不考慮水浮力的基底反力標(biāo)準(zhǔn)值分別約為590000kN和780000kN，豎向荷載很大、分布集中。由于筒體較小、豎向荷載很大，筒體下的樁可考慮向四周擴(kuò)展布置。盡管如此，單樁荷載要求也很高，根據(jù)筒體尺寸大小，按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）要求，樁基中心距按不小于3.0d（d為樁型）考慮，采用鉆孔灌注樁，樁徑為Φ800mm時(shí)，左筒和右筒至多可布144根樁、96根樁，其單樁承載力要達(dá)到5416kN、6146kN，若樁徑為Φ1000mm時(shí)，左筒和右筒至多可布91根樁、65根樁，其單樁承載力要達(dá)到8571kN、9077kN。主樓范圍以外地下室不考慮水浮力的基底反力標(biāo)準(zhǔn)值約為70~130kN/m2，其柱間距6.6~8.4m，單柱抗拔承載力要求最大可達(dá)7862 kN，若每柱下布置4根樁，其單樁抗拔承載力達(dá)到1965kN。

本次勘探成果表明：場地上部軟土層及軟弱土層厚度大，工程地質(zhì)條件較差。綜合場地工程地質(zhì)條件和建筑特點(diǎn)，主樓選擇圓礫、卵石作為樁端持力層的超長樁方案，樁型采用大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑不小于1000mm，為滿足單樁承載力要求，樁端進(jìn)入地層一定深度才能達(dá)到設(shè)計(jì)承載力要求。由于樁長較長，持力層為圓礫、卵石，施工難度較大，為節(jié)約基礎(chǔ)投資，提高單樁承載力，可對(duì)樁端土采用后注漿處理，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)壓力注漿處理后的單樁承載力一般可提高20%以上；本工程亦可以考慮采用擠擴(kuò)支盤混凝土灌注樁方案，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用該方案可節(jié)約基礎(chǔ)投資30％左右，工期提前20％左右。

對(duì)于主樓范圍以外地下室部分，建筑物荷載較小，基坑開挖深度大，場地地下水位埋深約0.4～1.2m。由于地下室開挖深度大，地下水位高，浮力較大，為滿足地下室抗浮、基坑圍護(hù)等設(shè)計(jì)要求，應(yīng)考慮設(shè)置抗浮樁。根據(jù)建筑物荷載要求以及對(duì)單樁抗拔承載力的估算，建議樁端持力層選擇砂土，樁型宜采用鉆孔灌注樁，樁端全斷面進(jìn)入持力層深度宜根據(jù)單樁設(shè)計(jì)荷載而定。

鉆孔灌注樁屬于非擠土樁，具有無振動(dòng)、低噪音的特點(diǎn)，樁徑大，承載力高，抗震性能好，樁徑大小及樁長可根據(jù)承載力大小靈活選擇，地層適應(yīng)性強(qiáng)，但存在施工進(jìn)度慢、單樁造價(jià)較高、樁基質(zhì)量控制較難等缺點(diǎn)，而且需解決泥漿排污問題。由于該樁型單樁承載力大，對(duì)周圍環(huán)境影響小，在市區(qū)仍被廣泛應(yīng)用。

本工程選擇礫、卵石層作為樁端持力層，圓礫、卵石層壓縮性是很低的，無軟弱夾層，其下伏即為基巖。樁基沉降量主要由樁身自身壓縮及樁底沉渣壓縮兩部分組成，因此在保證樁基施工質(zhì)量的前提下，其樁基沉降量是很小的。尤其在對(duì)樁底進(jìn)行壓力注漿處理后，可有效地減少樁基礎(chǔ)的絕對(duì)沉降及不均勻沉降。

根據(jù)場地場地工程地質(zhì)條件分析，對(duì)于長樁基礎(chǔ)，采用預(yù)制樁方案沉樁是困難的。而本工程采用的是鉆孔灌注樁方案，只要采取合理的成孔工藝和合適的施工設(shè)備及鉆具，沉樁是不會(huì)存在問題的。本工程位于第四系濱海海積平原區(qū)，軟土層厚度大,持力層埋深大，層面平穩(wěn)，樁長易于控制，且持力層粒徑普遍較小，因此建議本工程樁基施工采用回轉(zhuǎn)成孔法比較好，鉆頭可采用三翼（或四翼）刮刀鉆頭，為保證成孔垂直度，可采用二層腰帶的鉆頭結(jié)構(gòu)，成孔時(shí)以下加壓為主（操作中適當(dāng)拉住鉆桿或在鉆具組下部加配重，鉆機(jī)要求安裝平正穩(wěn)固），護(hù)壁可采用原土自造泥漿反復(fù)循環(huán)施工。對(duì)于圓礫、卵石層仍可按上述工藝鉆進(jìn)，但對(duì)泥漿參數(shù)要視情況予以調(diào)整，以提高泥漿攜帶鉆屑的能力，必要時(shí)輔以高性能的制備泥漿，鉆頭應(yīng)作加固，防止扭壞。

鉆孔灌注樁的承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)。因此，鉆孔灌注樁施工時(shí)必須保證樁身質(zhì)量，控制沉渣厚度，防止樁端土層發(fā)生松馳。在組織設(shè)計(jì)和施工過程中，請注意下列幾點(diǎn)：

第一，擬建場地表部為碎塊石填土，為了防止人工填石掉入孔內(nèi)對(duì)樁基質(zhì)量造成影響，因此施工時(shí)，應(yīng)采用鋼護(hù)筒將填土隔開，避免填石掉進(jìn)孔內(nèi)而影響施工。

第二，淺部土體具高壓縮性，且易縮徑，施工時(shí)應(yīng)引起重視。

第三，為防止樁端砂礫石層發(fā)生松馳，保證樁基承載力的正常發(fā)揮，應(yīng)采用先進(jìn)的施工工藝和合適的泥漿比重，各道工序應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，尤其是成孔與澆灌工序。

對(duì)于鉆孔灌注樁施工產(chǎn)生的泥漿污水，應(yīng)及時(shí)用車輛外運(yùn)排污，也可采用大池貯蓄和車輛外運(yùn)相結(jié)合，一般能做到不影響周圍環(huán)境。

本文在分析環(huán)球航運(yùn)廣場地質(zhì)條件基礎(chǔ)上，對(duì)場地的樁基方案選擇進(jìn)行了分析，提出了相關(guān)的工程措施，以確保工程的安全。（第一作者供職于浙江省工程勘察院測試中心；第二作者供職于浙江省工程勘察院 ）