基于設(shè)計視角的軟土地基中樁基的管控探析

吳 享

福州市建筑設(shè)計院，福建 福州 350001

近些年，隨著城市化進程的發(fā)展，在東南沿海的部分城市，城市空間不斷向沿江，沿海的區(qū)域擴張。而這些區(qū)域的建筑又較多位于軟土地基上。這部分軟土地基通常施工條件較差，承載力低，淤泥含水率高。

從設(shè)計之初的樁基選型到施工方案的制定和比選，既要考慮施工周期、工程造價、施工質(zhì)量等諸多因素，又要對現(xiàn)場出現(xiàn)的樁基問題（事故）作出科學的總結(jié)并采取合理的解決方式。

1 工程實例

某工程由十幾棟高層建筑組成，一層地下室。其中A 號樓，32 層住宅。以下為A 號樓的土層分布：

雜填土（約4m 厚）：人工無壓實堆填而成，色雜，稍濕-飽和，松散，主要以黏土、淤泥和少量建筑垃圾填成。

淤泥層（約16m～24m）：深灰色，為沖淤積成因，飽和，流塑-軟塑，干強度、韌性中等，有光澤反應(yīng)。淤泥含水率為61.66%，承載力特征值40kPa。

全風化花崗巖層（約4m～6m），灰白色、灰黃色，巖芯呈砂土狀，浸水易軟化，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，完整程度分類為極破碎。

砂土狀強風化花崗巖層（約2m～3m），灰白色、灰黃色，巖芯呈散體狀。

碎塊狀強風化崗巖層（約1m～4m），灰黃色、褐黃色，巖芯呈碎塊狀，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。

中風化花崗巖層，灰白色、青灰色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，完整程度分類為破碎-較破碎。

基礎(chǔ)采用錘擊PHC800-AB-130 管樁，總根數(shù)100 根。承載力特征值為4500kN。在建筑物范圍內(nèi)采用水泥土攪拌樁固化處理。樁徑為500mm，樁中心距450mm，布置成格柵形，樁長為承臺底下8m，置換率約20%。

基坑開挖至樁頂標高時，將挖除雜填土層和約1.5m 的淤泥層。

2 第一次樁基問題描述、原因分析、解決方式

在A 號樓樁基施工后，部分樁頂標高留在現(xiàn)有地面做靜載的同時，就立即開挖位于主樓東邊的塔吊基礎(chǔ)，開挖深度約5米。開挖時位于主樓東側(cè)的樁基出現(xiàn)較大的斜度（向東側(cè)傾斜）。后趕工期，在A 號樓靜載結(jié)束后，馬上開挖A 號樓的土方（周邊地下室的土方并未開挖），且未分層開挖，一挖到底。土方開挖后，進行小應(yīng)變檢測，發(fā)現(xiàn)三類，四類樁占了75%?，F(xiàn)場樁基偏位出現(xiàn)如下的規(guī)律：（1）靠近東側(cè)的基樁由于塔吊基礎(chǔ)的先行開挖，向東側(cè)傾斜嚴重。（2）由于北向為行車道，且退土方向為由南向北，大多數(shù)樁基向南傾斜，北向的樁基比南向的傾斜嚴重。（3）坑中坑的樁基傾斜最嚴重，直接向坑中傾斜。

針對本次樁基問題，參建各方基本形成如下意見［1］：（1）場地地質(zhì)與天氣原因：淤泥土層深厚16～24m，流塑性強、壓縮性高、強度低；土方開挖后，連日降雨加大了淤泥的流塑性，發(fā)生土體流動從而造成樁基偏移，加劇了管樁的破壞。（2）靜載檢測原因：靜載試驗時，靜載配重塊及機械設(shè)備（約1000t）在A 號樓內(nèi)轉(zhuǎn)運，同時東側(cè)塔吊基礎(chǔ)開挖（塔吊基礎(chǔ)挖深約5m），隨即出現(xiàn)樁基移位，最大的達到1.3m。（3）基坑周邊堆載原因：基坑開挖過程中渣土車及其他重型材料運輸車對基坑的擠壓。且土方堆在坑頂沒有及時外運。（4）基坑臨時支護原因：拉森鋼板樁懸臂支護，工期快、成本低，但拉森鋼板樁剛度弱，在淤泥側(cè)向土壓力下變形大，加上連續(xù)下雨，基坑泡水后，拉森鋼板樁基本失效。（5）土方分區(qū)開挖原因：未采取分層平衡開挖方式，一挖到底。

針對出現(xiàn)的問題，各方提出了如下處理意見：方法一：人工接樁法。由于很多樁基傾斜，且斷點太深（8～12m），基于安全和現(xiàn)場操作的難度考慮，果斷放棄此做法。方法二：再次用管樁進行補樁。因為已經(jīng)開挖至坑底，故應(yīng)采用磚渣回填約1.5m后采取錘擊樁的工藝進行補樁，但是考慮到錘擊樁的擠土效應(yīng)會對既有合格管樁的影響，經(jīng)過權(quán)衡，未采納此做法。方法三：磚渣回填約1.5m，采用沖（鉆）孔灌注樁進行補樁。

經(jīng)過權(quán)衡，通過計算采用灌注樁進行補樁，共補樁68 根灌注樁。

LI Chao, WANG Liping, GUO Zhaohua, et al. Synthesis of 13X zeolite by fly ash acid residue and its adsorption performance on lead ions[J]. Conservation and utilization of mineral resources, 2018(6):98-102.

3 第二次樁基問題描述、原因分析、解決方式

沖（鉆）孔灌注樁施工結(jié)束并開挖后，發(fā)現(xiàn)缺陷樁47 根，大多數(shù)問題樁位于主樓北側(cè)且向南邊傾斜。

分析其原因：（1）地質(zhì)原因：本場地淤泥含水率高，靈敏度高，強度低，施工擾動后進一步降低了淤泥強度。（2）樁基施工原因：施工速度過快，樁身混凝土未初凝之前移機，樁基施工拔導(dǎo)管控制不當，泥漿護壁配合比等原因；樁基施打過于密集，成孔成樁過程中出現(xiàn)縮頸、串孔、塌孔現(xiàn)象；補樁初期出現(xiàn)明顯的塌孔縮頸等現(xiàn)象未能引起重視，因趕工未及時停工分析原因。（3）土方開挖原因：滯留土層未及時外運，堆載土方造成的土壓力差導(dǎo)致樁身傾斜甚至斷樁，樁頂移位最大的達2m。

補的灌注樁出現(xiàn)了占比70%的問題樁，畢竟淤泥土層經(jīng)過二次擾動，靈敏度已經(jīng)很高了，如果再次用灌注樁進行補樁，雖然可以在第一次失敗的基礎(chǔ)上進行總結(jié)，但建設(shè)單位和施工單位信心不足。如果二次補樁改為用錘擊預(yù)制管樁進行補樁，又擔心擠土效應(yīng)會對目前合格的基樁造成影響。最后經(jīng)過權(quán)衡，采用800 徑C105 超高強預(yù)應(yīng)力管樁進行二次補樁，單樁承載力特征值為5400kN，較之前的C80 的管樁相比，承載力有所提高，可以較少樁基的根數(shù)。并采取了如下措施［2］：（1）限制每天的沉樁根數(shù)，每天施工樁基數(shù)不得多于4 根。（2）本次補樁應(yīng)在周邊土體全面挖除至本場地補樁作業(yè)面標高（避免形成不平衡土壓力），方可進行。最大限度避免了第一次補樁時出現(xiàn)的周邊土壓力差的影響。（3）圖紙明確新補樁和原有樁基的最小凈距。（4）用鉆孔機械取300 徑孔（驅(qū)土），放下10m 長300徑的鋼筋籠，鋼筋籠周邊用鋼絲網(wǎng)圍住，作為緩沖空間。讓錘擊沉樁過程中鋼筋籠周邊的淤泥“擠進”鋼筋籠，盡量減少對已有合格樁基的影響。

最終，800 徑C105 超高強預(yù)應(yīng)力管樁順利沉樁，所有工程樁檢測合格并順利驗收。

4 幾點思考

（1）軟土地基的地質(zhì)條件差，淤泥含水率高，強度低，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不僅要關(guān)注圖紙的內(nèi)容，更要根據(jù)其地質(zhì)特點制定更加合理的樁型，對出現(xiàn)的樁基問題（事故）制定可行的解決方案。

（2）開挖方案是重中之重。對于房地產(chǎn)項目，開挖方案與總平，營銷推盤計劃，工程策劃息息相關(guān)。某種意義上來說，開挖方案決定了樁基的成敗。

（3）在樁基開挖前，可向建設(shè)單位建議采取排水固結(jié)法（如：真空預(yù)壓，降水預(yù)壓，電滲固結(jié)等措施），先行對淤泥進行排水固結(jié)，以降低淤泥的含水率，提高淤泥的強度。

（5）福州地區(qū)的很多土層分布為淤泥（淤泥質(zhì)土）后依次過渡到粘性土，全風化，砂土狀強風化，碎塊狀強風化，這種地質(zhì)條件用管樁是適宜的。在有條件實施錘擊管樁的地區(qū)，錘擊管樁的效果要遠遠大于靜壓管樁。一則在合理控制貫入度的前提下，錘擊管樁的有效樁長較靜壓管樁會增加2m 及以上。二則靜壓管樁對軟土地基現(xiàn)場的條件較為苛刻，在現(xiàn)場沒有硬核層時，往往要回填約2m 的磚渣，即使回填了磚渣，也很容易“陷機”。且靜壓管樁的配重對已施工管樁造成的側(cè)推力是不容忽視的。

（6）軟土地基中，電梯井和集水坑處的坑中坑能淺則淺，有條件的盡量設(shè)置到主樓以外。

（7）軟土地基中灌注樁的配筋率應(yīng)適度增加，以增強其抗彎和抗剪能力。

（8）以本工程為例，采用水泥攪拌樁固化承臺底的淤泥，但是如果把水泥攪拌樁的樁頂延伸至開挖前的地面，可減小開挖時土壓力差對現(xiàn)有工程樁的影響。

（9）對于淤泥含水率高，靈敏度高，強度極低，施工擾動后再次降低了淤泥強度時，在進行灌注樁施工時，可在樁頂段一定的范圍內(nèi)采取鋼套筒，以避免樁頂段范圍出現(xiàn)缺陷。

5 結(jié)語

目前，很多房地產(chǎn)項目均處于高周轉(zhuǎn)狀態(tài)，許多工程項目并未考慮地質(zhì)的實際情況，一味地壓縮工期，降低成本，未制定合理的施工方案，往往欲速則不達，既拖延工期又加大了成本。本文筆者通過自身參與設(shè)計的軟土地基的某樁基項目，介紹本工程中出現(xiàn)的兩次樁基事故，并結(jié)合自己的專業(yè)知識，提出見解和解決方案。為今后在軟土地基的設(shè)計和施工中遇到類似問題提供參考。