復(fù)雜地質(zhì)條件下某項目基礎(chǔ)工程分析

黃偉元

廈門市萬科企業(yè)有限公司，福建 廈門 361016

0 前言

據(jù)勘察資料，初步判定場地內(nèi)土層分布如下：雜填土、淤泥、淤泥夾砂（為軟弱土）、粉質(zhì)粘土、中砂、粗砂、卵石、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗及中風(fēng)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(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，本工程除部分樓棟及區(qū)域有孤石需采用沖孔灌注樁外，其余采用預(yù)制樁施工。本項目規(guī)劃出讓條件含交付時間限制，基礎(chǔ)工程工期管控尤為重要，基礎(chǔ)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(yù)應(yīng)力混凝土管樁和大截面空心方樁均不滿足《福建省建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干規(guī)定》（2013 年1 月1 日頒布實施）的相關(guān)條文，如需采用則需進(jìn)行地基處理，對工期影響較大。

（2）根據(jù)公司實際項目樁基經(jīng)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(dǎo)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(yù)應(yīng)力混凝土實心方樁（L13SG410），（下稱預(yù)應(yīng)力方樁）［1］。

（3）根據(jù)地塊周圈項目（相同地質(zhì)）純地下室的走訪及了解，純地下室采用預(yù)應(yīng)力管樁的在土方開挖過程導(dǎo)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(zhì)量及進(jìn)度需求決定同樣采用預(yù)應(yīng)力方樁［3］。

1 本項目樁基工程要點

（1）本工程場地地質(zhì)情況變化較大，根據(jù)勘察資料，設(shè)計院選取若干有代表性孔位，采用450mm×450mm 邊長的預(yù)應(yīng)力方樁（樁身強(qiáng)度為C60），以卵石層或殘積狀強(qiáng)風(fēng)化作為持力層，據(jù)《建筑樁基基礎(chǔ)規(guī)范》公式5.3.3-1 進(jìn)行樁基承載力特征值計算為1400～1600kN（取1400 kN，已扣除負(fù)摩擦力約200kN），經(jīng)過估算單棟樓預(yù)應(yīng)力方樁約需245 根，據(jù)地勘參數(shù)計算所得承載力特征值與預(yù)應(yīng)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(jīng)濟(jì)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(jìn)行修正，結(jié)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(jīng)驗，為確保首開南區(qū)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(jīng)過現(xiàn)場試打樁、完整性檢測及靜載試驗，所有試樁成功，設(shè)計最終使用承載力特征值為2200 kN，實際設(shè)計布樁使用為1900kN（扣負(fù)摩擦力及空孔摩擦力），據(jù)修正后單棟樓布樁數(shù)為185～195 之間，主樓樁基工程因試樁使得基礎(chǔ)成本約節(jié)省80%、工期節(jié)省約20%。

（2）本工程場地地質(zhì)復(fù)雜多變，常規(guī)地勘孔位布置間距約為20～25m 布設(shè)，導(dǎo)致部分靠近山體邊上的孔位僅揭示為含有零星孤石，南區(qū)純地下室區(qū)域樁基設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力方樁，抗壓兼抗拔進(jìn)行送審，純地下室樁基施工靠近山體時，出現(xiàn)方樁施工入土兩三米便暴樁及樁傾斜等情況，出現(xiàn)此情況后立即停止該區(qū)域施工，對靠近山體純地下室單柱下進(jìn)行施工勘察（約2000m2），主要探明方樁進(jìn)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(xù)施工預(yù)應(yīng)力方樁，為確保經(jīng)濟(jì)性、補(bǔ)勘速度及準(zhǔn)確性，僅勘察柱位下是否含有孤石、底板標(biāo)高以下如遇孤石或中風(fēng)化花崗巖則進(jìn)入1m 即停止勘察，根據(jù)最終補(bǔ)充勘察，地下室底板標(biāo)高均殘積砂質(zhì)粘性土、中風(fēng)化孤石，底板標(biāo)高以上橫臥連續(xù)孤石或石板，厚0～5m 不等，采用前期商定的灌注樁將導(dǎo)致樁基礎(chǔ)工程驗收、土石方開挖滯后，整體工期較延長等風(fēng)險，綜合考慮采用筏板基礎(chǔ)+抗浮錨桿的形式，不同結(jié)構(gòu)形式之間的純地下室結(jié)構(gòu)梁板采用沉降后澆帶進(jìn)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(bǔ)充勘察修改不但確保了南區(qū)首開工期，扣除補(bǔ)勘費用仍然節(jié)約了數(shù)十萬的基礎(chǔ)工程成本。

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

（4）隨著南區(qū)首開工程圖紙的測算，樁基成本超成本測算，需要對樁基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化（提高單樁承載力特征值）。方法一：采用更大截面預(yù)應(yīng)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(shè)計布樁取值2800kN）及4767kN（設(shè)計布樁取值4200kN），相對450mm×450m 樁型2681 kN（設(shè)計布樁取值1900kN）提升分別為1.47 倍、2.2 倍，對應(yīng)節(jié)省方樁數(shù)量約為30%及55%，對于北區(qū)地塊的基礎(chǔ)工程均有較大經(jīng)濟(jì)性及工期優(yōu)勢，但據(jù)樁廠市場考察，具備該樁型號生產(chǎn)的目前在福建省內(nèi)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(guī)格，500mm×500mm～600mm×600mm 規(guī)格模具數(shù)量極小，生產(chǎn)規(guī)模無法滿足本工程進(jìn)度的供應(yīng)需求。方法二：因為方法一市場不允許，據(jù)南區(qū)已進(jìn)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(yù)期，決定北區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計時將設(shè)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(qū)同單體主樓約節(jié)省樁數(shù)為10%，根據(jù)后期靜載試驗均能滿足驗收規(guī)范要求，據(jù)成本測算，北區(qū)在修改樁基承載力后節(jié)省成本約300 萬元，同時節(jié)省了工期。

2 本項目樁基工程總結(jié)

通過本復(fù)雜地下室下基礎(chǔ)工程的系統(tǒng)復(fù)盤，總結(jié)幾點工程經(jīng)驗如下：

（1）本工程試樁按非破壞性進(jìn)行，主要擔(dān)心試樁接近極限值導(dǎo)致試樁失敗，從本工程及前期工程實例經(jīng)驗，無論采用液壓錘擊成樁或靜壓設(shè)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(jìn)行試樁相對保守。

當(dāng)詳勘揭露部分地質(zhì)變化較為劇烈時，應(yīng)該提前介入對該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充勘探，為基礎(chǔ)形式的準(zhǔn)確定型提前提供可靠參考，而不是按上限間距進(jìn)行詳勘。

（2）預(yù)應(yīng)力方樁在土方開挖過程中的防斷樁能力較高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁有較大優(yōu)勢，主要體現(xiàn)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(jìn)行加固連接。根據(jù)本工程土方開挖結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)斜樁斷樁，故在淤泥土較厚地質(zhì)情況下使用方樁有較大優(yōu)勢。

（3）本工程相同建筑單體（常規(guī)兩梯四戶戶型）采用預(yù)應(yīng)力方樁基礎(chǔ)相較采用灌注樁基礎(chǔ)的，成本更優(yōu)，單棟約節(jié)省100～120 萬元；工期更省，單棟工期節(jié)省約為20 天。

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

3 結(jié)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(yīng)加強(qiáng)對樁基工程的管控能力，在當(dāng)前地產(chǎn)開發(fā)貸日均利息動輒幾十萬的市場條件下，如何快速、經(jīng)濟(jì)及安全的完成樁基工程的監(jiān)督和管理已成為設(shè)計、工程管理人員迫切需要提升的能力之一。