吹填砂場地某小區(qū)樁基選型探討

梁桂榮 陳 磊

(1.中工武大設(shè)計研究有限公司，湖北武漢 430072; 2.武漢正華建筑設(shè)計有限公司，湖北武漢 430010)

隨著城市區(qū)域的擴(kuò)張，對原有的荒灘、沼澤區(qū)域改造平整中經(jīng)常會用到吹填砂方式。吹填砂場地由于存在松散、高壓縮性的細(xì)砂，對建筑及基礎(chǔ)均有嚴(yán)重影響。武漢市擬建某小區(qū)位于武漢市漢陽沌口經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)江城大道以西、四新大道以南及三環(huán)線以北，由多棟高層住宅、花園洋房、別墅及商鋪組成。該小區(qū)場地均由吹填砂平整形成，現(xiàn)以該小區(qū)為例對該類場地的基礎(chǔ)設(shè)計進(jìn)行分析。

1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)地勘單位提供的《巖土工程勘察報告》(初勘階段)，該場地地貌位于長江Ⅲ級階地與長江Ⅰ級階地過渡帶，為Ⅰ級階地之后緣，場地主要分布土層如下：

①-1素填土層，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，強(qiáng)度低;①-2吹填土層，結(jié)構(gòu)松散，厚度不均;①-3層淤泥，為流塑狀態(tài)，強(qiáng)度低，壓縮性高;②層粘土，呈軟塑～可塑狀態(tài)，強(qiáng)度低;③層淤泥質(zhì)粘土，軟塑～流塑狀態(tài)，強(qiáng)度低，壓縮性高;④-1層粘土，可塑，具有一定強(qiáng)度，中壓縮性;④-2層粉質(zhì)粘土，呈軟塑～可塑狀態(tài)，強(qiáng)度低;④-3層粉質(zhì)粘土，具有較高的強(qiáng)度，壓縮性低;⑤含圓礫，中粗砂，充填粉質(zhì)粘土呈硬塑～可塑狀態(tài)，圓礫、中粗砂呈稍密～中密狀態(tài)，強(qiáng)度高，壓縮性低，是良好的樁基持力層;⑥-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，具有較高的強(qiáng)度，可作為樁基持力層使用;⑥-2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)度高，為極軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

該項(xiàng)目高層及多層部分±0.000高程約為21.95 m～22.45 m，場地高程約為19.40 m～20.10 m之間。根據(jù)初勘報告揭示，帶地下室的高層及多層部分基礎(chǔ)底面均位于第①-2吹填土層，該層土由長江吹填的細(xì)砂組成，吹填時間已超過5年，結(jié)構(gòu)松散、壓縮性高。

2 基礎(chǔ)形式選型

地勘報告建議擬建建筑物采用樁基，對于高層建筑，樁型可采用鉆孔灌注樁，以⑥-2層作為持力層，對于多層建筑，樁型可采用管樁或沉管灌注樁，以④-3層或⑤層作為持力層，對于有基坑開挖的多層建筑，由于本場地上部地層強(qiáng)度很低，開挖基坑時產(chǎn)生較大的土壓力，容易使管樁傾斜或折斷，故宜采用沉管灌注樁。

2.1 高層部分樁基選型

本項(xiàng)目高層部分為33層高層住宅，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋置深度約5.5 m，由于結(jié)構(gòu)高寬比較大，需布置較多剪力墻，結(jié)構(gòu)自重較大。對于此類層數(shù)超過30層、高度接近100 m的高層建筑，該地區(qū)常用基礎(chǔ)形式有鉆孔灌注樁(后壓漿)、鉆(沖)孔嵌巖樁，或經(jīng)專家論證后也可使用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際地質(zhì)情況分析，由于場地基巖為極軟巖，嵌巖樁承載力偏低，難以采用;且由于土層上部有較深厚的③層淤泥質(zhì)粘土，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁不可用于高層基礎(chǔ)，因此高層部分?jǐn)M采用鉆孔灌注樁(后壓漿)基礎(chǔ)。

根據(jù)地勘報告提供的建議及參數(shù)，鉆孔灌注樁樁端持力層選用⑥-2中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，樁徑800 mm，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C35，樁端進(jìn)入持力層不小于0.5 m，持力層樁端承載力特征值qpa= 1 350 kPa，參考有效樁長約35 m。以64號勘探孔計算，單樁豎向承載力特征值約為3 200 kN。由于高層部分基礎(chǔ)荷載較大，以該承載力布樁較為困難，因此需要采用后壓漿技術(shù)對樁端沉渣及樁側(cè)土體加固。雖然后壓漿對樁端中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖承載力無提高，但固化沉渣后可有效減小樁基沉降，樁側(cè)壓漿對樁側(cè)摩阻力提高較多。結(jié)合本地工程經(jīng)驗(yàn)，采用后壓漿后單樁豎向承載力特征值約為4 000 kN以上。最終設(shè)計采用的單樁承載力應(yīng)通過試樁確定。

鉆孔灌注樁(后壓漿)基礎(chǔ)施工技術(shù)成熟，樁身質(zhì)量容易保證，施工過程中出現(xiàn)影響工期、造價的問題風(fēng)險較小，雖然施工工期較長，但經(jīng)綜合考慮適用于本項(xiàng)目高層基礎(chǔ)。

2.2 多層部分樁基選型

本項(xiàng)目多層大部分為6層住宅帶1層地下室，結(jié)構(gòu)形式擬采用異形柱框架結(jié)構(gòu)，商業(yè)及會所為2層～3層框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)地勘報告建議及參數(shù)，該部分場地地表土層承載力較低，難以采用天然基礎(chǔ)，即使采用換填處理，由于軟弱土層較厚，易引起不均勻沉降，故均采用樁基礎(chǔ)。根據(jù)地勘報告，以該場地多層部分剖面為例分析，該場地可行的樁基形式有鉆孔灌注樁、管樁及沉管灌注樁，由于第③層淤泥質(zhì)粘土較厚，如采用管樁需對該層土采用石灰樁加固。

現(xiàn)采用多層單元對三種樁型基礎(chǔ)對比如下：

1)鉆孔灌注樁。優(yōu)點(diǎn)：鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)成熟，樁身質(zhì)量容易保證，施工過程中出現(xiàn)影響工期、造價的問題風(fēng)險較小;缺點(diǎn)：施工工期較長，造價較高。

2)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。管樁樁徑選用400 mm預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁端持力層選用第⑤層圓礫中粗砂，樁端進(jìn)入持力層不小于2 m，參考有效樁長約24 m。單樁豎向承載力特征值約為900 kN。根據(jù)湖北省管樁地標(biāo)規(guī)定，單柱單樁管樁樁徑不得小于500 mm，因此部分基礎(chǔ)需換用PHC-A500-100管樁。

由于場地地表土層承載力較低，如采用靜壓法施工，需對表層土體進(jìn)行加固處理，或采用錘擊法施工。對于帶地下室部分建筑，基底土需采用石灰樁加固處理，樁徑350 mm，樁長6 m，樁間距1 400 mm×1 400 mm正方形布置。石灰樁施工工藝可采用人工洛陽鏟成孔或機(jī)械成孔。

優(yōu)點(diǎn)：管樁基礎(chǔ)施工速度較快;缺點(diǎn)：場地地表及基礎(chǔ)底土層均需加固處理，綜合造價較高，而且由于存在較厚的第③層淤泥質(zhì)粘土，易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，風(fēng)險較大。

3)沉管灌注樁。沉管灌注樁樁徑選用426 mm，樁端持力層選用第⑤層圓礫中粗砂，樁端進(jìn)入持力層不小于2 m，參考有效樁長約24 m。單樁豎向承載力特征值約為850 kN。但由于場地土層有較厚淤泥質(zhì)粘土，施工過程中易造成樁身混凝土變形引起質(zhì)量問題，需對拔管速度等工藝嚴(yán)格控制。

優(yōu)點(diǎn)：沉管灌注樁施工速度較快，造價較低;缺點(diǎn)：由于存在較厚的第③層淤泥質(zhì)粘土，易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，需要對施工過程嚴(yán)格控制。

表1 三種可行性樁型經(jīng)濟(jì)性對比分析表

三種可行性樁型經(jīng)濟(jì)性對比分析見表1，管樁基礎(chǔ)由于施工難度較大、風(fēng)險較高、經(jīng)濟(jì)性上無太大優(yōu)勢，故不建議采用;鉆孔灌注樁基礎(chǔ)雖然施工質(zhì)量容易控制，但工期較長，造價較高，從工程經(jīng)濟(jì)性角度上考慮，建議采用沉管灌注樁，但需加強(qiáng)施工過程控制，以保障工程施工順利進(jìn)行。

3 吹填砂場地基礎(chǔ)設(shè)計中的注意事項(xiàng)

1)樁的負(fù)摩阻力影響。吹填砂屬高壓縮性土層，自身沉降過程中勢必要對樁產(chǎn)生負(fù)摩阻，而且周期較長，在結(jié)構(gòu)封頂后仍會產(chǎn)生持續(xù)沉降，因此需要在設(shè)計時充分考慮，負(fù)摩阻系數(shù)可按0.17～0.25估算。

2)場地地坪沉陷。吹填砂場地的建筑物一層宜設(shè)置現(xiàn)澆混凝土板，不宜采用普通建筑地面做法。

4 結(jié)語

對吹填砂場地的基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)在充分考慮安全性和可實(shí)施性的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，本文也僅對該類場地不同層數(shù)的建筑物樁基礎(chǔ)形式進(jìn)行了探討和分析，對同類場地的基礎(chǔ)設(shè)計具有借鑒意義。

［1］ 李玉岐，周 健，孔祥利.洋山深水港區(qū)深厚吹填砂地基工后沉降分析［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2010(10)：41-42.

［2］ 蘇俊劍，王其林，夏超群.吹填砂荷載作用下軟土地基沉降觀測［J］.水運(yùn)工程，2010(11)：37-38.