溧陽市某施工場地樁基礎(chǔ)施工方案評價及工藝控制要點分析

(江蘇長江機械化基礎(chǔ)工程有限公司，江蘇 常州 213018)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 工程地質(zhì)概況

場地位于溧陽火山巖盆地中，該盆地形成于中生代，屬陸相噴發(fā)。據(jù)江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第二地質(zhì)大隊1:2000 00宜溧幅區(qū)調(diào)資料，本區(qū)內(nèi)無明顯斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造，未發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運動，基底穩(wěn)定性良好。根據(jù)“江蘇地震”歷史地震紀(jì)錄，始于公元前179年，二千一百多年中記載的有感地震600多次，其中破壞性地震達25次。工程區(qū)周圍的常州、宜興、無錫、蘇州等地共發(fā)生有感地震達78次。銅陵——揚州地震帶是一條進入活動時期的構(gòu)造帶，溧陽火山巖盆地位于該構(gòu)造帶中斷東側(cè)。溧陽市南渡鎮(zhèn)至上沛鎮(zhèn)一帶于1974年4月發(fā)生5.5級地震，1979年7月再度發(fā)生6級地震，兩次地震為原地重復(fù)性地震。本工程區(qū)位于震中東南約15 km，處于1979年6度地震的地震區(qū)內(nèi)。

1.2 地形地貌

擬建場地位于溧陽市燕山新城區(qū)，區(qū)域上屬長江下游沖積平原地貌單元。經(jīng)人類活動改造，原始形態(tài)已改變，地貌屬太湖水網(wǎng)平原。擬建場地原為居民區(qū)及農(nóng)田，局部分布河道及池塘等?？碧绞┕r場地內(nèi)的民房已拆除，大部分分布農(nóng)田。本項目共有2個地塊，西側(cè)地塊為38-1#地塊，東側(cè)地塊為38-2#地塊。根據(jù)現(xiàn)場測量放樣結(jié)果，38-1#地塊整體比38-2#地塊高出2～3 m。并且38-1#地塊呈北高南低，主要因為人工棄土或建筑垃圾致使地面起伏較大。本工程孔口地面高程0.95～7.64 m，最大高差約6.69 m。

1.3 地下水類型及水位

據(jù)本次鉆探揭露結(jié)合地區(qū)水文地質(zhì)資料，勘探深度內(nèi)地下水按照埋藏條件可分為孔隙潛水、孔隙微承壓水及孔隙承壓水?？碧狡陂g測得孔隙潛水初見水位埋深0.60～2.80 m；穩(wěn)定水位埋深0.10～3.30 m，相應(yīng)標(biāo)高1.98～4.62 m?？紫稘撍皇艽髿饨邓暗乇硭绊懨黠@。據(jù)本次工作實測資料及地區(qū)水文資料，本場地內(nèi)孔隙潛水水位年變幅2.0 m左右，變幅標(biāo)高值一般2.50～4.50 m。據(jù)本次勘探成果結(jié)合鄰近的鉆探資料及水文資料，孔隙微承壓水水位標(biāo)高一般1.50 m左右，據(jù)我院長觀資料，其年變幅約1.00 m，變幅標(biāo)高值一般1.00～2.00 m。根據(jù)鄰近場地的觀測資料，賦存于⑦層土中的孔隙承壓水水位標(biāo)高一般-14.00 m左右，據(jù)長觀資料及鄰近水井觀測資料，其年變幅約1.50 m。

1.4 場地地基土的構(gòu)成及特征

據(jù)鉆探揭露，勘察深度范圍內(nèi)地基土除表層雜填土外，其余主要由粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土、粉質(zhì)粘土、含砂粉質(zhì)粘土、含圓礫粉質(zhì)粘土、卵石土、強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖及中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖等組成。經(jīng)勘察，場地47 m以淺深度內(nèi)大致可分為14個工程地質(zhì)(亞)層。

2 場地穩(wěn)定性和適宜性評價

根據(jù)溧陽地區(qū)區(qū)域地質(zhì)資料及勘察成果，擬建場地不存在全新活動斷層，不存在影響場地穩(wěn)定性的巖溶、滑坡、地震液化、潛蝕等不良地質(zhì)作用，故場地穩(wěn)定性好，適宜進行本工程的建設(shè)。

2.1 場地環(huán)境分析

根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果，擬建場地北側(cè)為現(xiàn)狀河道，距離建筑物邊線距離約50 m；東側(cè)為城東大道，道路邊線距離地下室最小距離約50 m，南側(cè)為在建道路，道路邊線距離地下車庫局最小距離約15 m。西側(cè)為東泰路，道路邊線距離地下車庫最小距離約18 m。場地周邊現(xiàn)狀道路下各類市政管線密集。

2.2 地基土分析與評價

本次勘察深度范圍內(nèi)地地基土除表層雜填土外，其余主要由粘土、粉質(zhì)粘土夾粉土、粉質(zhì)粘土、含砂粉質(zhì)粘土、含圓礫粉質(zhì)粘土、卵石土、強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖及中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖等組成。。根據(jù)建筑物的荷載及結(jié)構(gòu)特點，對可供選擇的基礎(chǔ)持力層及其它主要地層分述如下：

①層雜填土，全區(qū)分布，結(jié)構(gòu)松軟，工程性能差，宜挖除；

②-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部分布，高壓縮性，低強度，工程性能差；

②-2層粉質(zhì)粘土夾粉土，局部分布，中壓縮性，中等強度，工程性能一般；

③-1層粘土，局部缺失，中壓縮性，中等強度，工程性能好，可考慮作為多層建筑天然地基基礎(chǔ)持力層；

③-2層粉質(zhì)粘土夾粉土，局部缺失，中壓縮性，中等強度，工程性能一般；

③-3層粉質(zhì)粘土，局部缺失，中壓縮性，中等強度，工程性能一般；

④-1層粉質(zhì)粘土夾粉土，局部缺失，中壓縮性，中等強度，工程性能一般；

④-2層粉質(zhì)粘土，全區(qū)分布，高壓縮性，低強度，工程性能較差；

⑤-1層粘土，全區(qū)分布，中壓縮性，中等強度，工程性能好；

⑤-2層粉質(zhì)粘土，全區(qū)分布，中壓縮性，中等強度，工程性能較好；

⑥層粘土，局部缺失，中壓縮性，中等強度，工程性能好；

⑦-1層含砂粉質(zhì)粘土，全區(qū)分布，中等壓縮性中等強度，工程性能較好；

⑦-2層含圓礫粉質(zhì)粘土，全區(qū)分布，具中等壓縮性，中等強度，工程性能好；

⑧層卵石土，全區(qū)分布，具中等壓縮性，中等強度，工程性能好；

⑨-1層強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，全區(qū)分布，為極軟巖類，巖體完整程度屬較破碎，，屬極低強度巖石地基，工程性能好；

⑨-2層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，全區(qū)分布，為極軟巖類，巖體完整程度屬較完整，屬極低強度巖石地基，工程性能好。

2.3 天然地基處理方案分析

場地淺部分布的③-1層粘土工程性質(zhì)較好，可用作銷售中心和大門天然地基基礎(chǔ)持力層，局部落深處可采用素混凝土回填至設(shè)計標(biāo)高。 基礎(chǔ)持力層屬同一地質(zhì)單元，持力層底面或相鄰基底標(biāo)高的坡度小于10%，持力層及下臥層在基礎(chǔ)寬度方向上厚度差值小于0.05b，故屬均勻性地基。高層住宅荷載較大，天然地基不滿足承載力要求，應(yīng)采用樁基礎(chǔ)。

3 樁基礎(chǔ)方案分析及計算評價

擬建場地局部有明塘分布，勘探期間河塘水深約0.5～1.0m。根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)荷載特點，結(jié)合勘探資料，本工程擬建的高層住宅層數(shù)14F～22F，上部荷載較大，建議采用樁基礎(chǔ)，樁型可采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁或鉆孔灌注樁，視設(shè)計需要可以⑥層黏土、⑦-1層含砂粉質(zhì)粘土、⑦-2含圓礫粉質(zhì)粘土或⑧層卵石土作樁基礎(chǔ)樁端持力層。純地下車庫采用抗拔樁，樁型可采用鉆孔灌注樁或預(yù)制方樁，樁端建議進入⑤-2層粉質(zhì)粘土，具體可根據(jù)抗拔承載力的要求計算確定。

3.1 樁基礎(chǔ)方案比選

根據(jù)溧陽地區(qū)設(shè)計施工經(jīng)驗，樁基一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鉆孔灌注樁。不同樁型比較分析如表1所示。

表1 不同樁型比較分析

3.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)

結(jié)合本地區(qū)的經(jīng)驗，本項目樁基的樁型可選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁或鉆孔灌注樁。據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)結(jié)合地區(qū)實踐提供樁基設(shè)計參數(shù)，見表2。

表2 樁基設(shè)計參數(shù)表

3.3 單樁承載力估算

結(jié)合本地區(qū)的經(jīng)驗，本項目高層住宅樁基的樁型根據(jù)建筑物荷載大小可分別選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鉆孔灌注樁。單樁承載力應(yīng)根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94-2008)第5.3.5條單樁豎向極限承載力估算公式進行估算。以樁徑Φ700的灌注樁樁徑Φ600和的預(yù)制樁為例，根據(jù)鉆孔土層及建議的建筑物樁基持力層估算單樁承載力如表3所示。

表3 單樁豎向極限承載力估算表

3.4 樁基礎(chǔ)變形驗算

樁基沉降估算按《建筑地地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2011)規(guī)范附錄R進行，采用實體深基礎(chǔ)的方法，根據(jù)附錄R.0.2單向壓縮分層總和法，利用《建筑地地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)范第5.3.5條～第5.3.8條有關(guān)公式計算，公式中附加壓力為樁底平面處的附加壓力，實體基礎(chǔ)的支承面積按圖R.0.3(a)模式采用，φ值系采用各鉆孔樁長范圍內(nèi)各土層φ值按土層厚度加權(quán)平均值。

式中：S為樁基最終計算沉降量(mm)；n為樁端平面以下壓縮層范圍內(nèi)土層總數(shù)；Esi為樁端平面下第i個分層土的壓縮模量(MPa)；Ψs為樁基沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，按表R.0.3采用。

4 樁基礎(chǔ)施工工藝控制要點分析

4.1 預(yù)制樁施工

預(yù)制樁施工時，沉樁至⑤-2層粉質(zhì)黏土?xí)r可能會有較大阻力，為了能順利沉樁，減少發(fā)生斷樁或截樁現(xiàn)象，參考本地區(qū)類似工程經(jīng)驗，宜在樁機進場前，對場地內(nèi)河塘進行抽水、清淤，填土壓實處理，表層鋪墊小塊建筑垃圾；管樁樁端設(shè)置開口型樁箍(省標(biāo)A型)，必要時需進行引孔作業(yè)，以確保樁端刺入密砂后的完整性及完善導(dǎo)向功能；沉樁至樁端標(biāo)高時注意結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗進行復(fù)壓，以減少樁身上??；應(yīng)先行靜載試樁，確準(zhǔn)單樁承載力，并通過試沉樁了解沉樁施工參數(shù)及確定需要那些沉樁措施。應(yīng)選用具有較大壓樁能力的沉樁機械以及與抗壓強度匹配的優(yōu)質(zhì)樁基，建議選用壁厚不小于125 mm的PHC樁并采用配載不小于600 T的壓樁機進行施工。

沉樁造成的擠土效應(yīng)會對周邊環(huán)境造成一定的影響。施工中應(yīng)控制群樁沉樁速率并采取合理的施工順序，大范圍開工時，宜先“樁基”后“淺基”，先“深基”后“淺基”，先 “長樁”后“短樁”。對于重要保護設(shè)施，必要情況下在其影響一側(cè)設(shè)置應(yīng)力釋放隔離帶；對于淺埋管線，可采用挖溝防護。

4.2 鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁由于施工工期長，施工時應(yīng)注意如下事項：施工前應(yīng)選用合理的機械型號及相應(yīng)的輔助設(shè)備；場地內(nèi)分布有含砂粉質(zhì)粘土和含圓礫粉質(zhì)黏土，穿過此段時可能會發(fā)生塌孔，應(yīng)采取相應(yīng)的成孔工藝及護壁措施，嚴(yán)格按規(guī)范及設(shè)計要求控制孔底沉渣厚度；場地內(nèi)地下水對樁基施工有一定影響，成孔過程中，注意泥漿比重變化，及時調(diào)整。

灌注樁施工過程中如泥漿的處理方法不當(dāng)，會破壞周圍環(huán)境，建議加強泥漿處理過程的管理和監(jiān)督，確保各項環(huán)境污染防治措施的有效落實，有效預(yù)防灌注樁施工中泥漿對環(huán)境造成的影響。

5 結(jié)語

通過對溧陽市某高層建筑施工場地穩(wěn)定性和適宜性進行評價，對天然地基處理方案進行分析，由于高層住宅荷載較大，天然地基不滿足承載力要求，建議采用合適的沉樁工藝—樁基礎(chǔ)。根據(jù)溧陽地區(qū)設(shè)計施工經(jīng)驗，樁基一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鉆孔灌注樁。樁基施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行，而對于單樁承載力的最終確定，應(yīng)以試樁的檢測報告為準(zhǔn)，試樁數(shù)量不應(yīng)少于3根。樁長、樁徑應(yīng)根據(jù)上部荷載而定。施工過程中要注意預(yù)制樁和鉆孔灌注樁施工工藝控制要點，減少沉樁造成的擠土效應(yīng)對周邊環(huán)境造成的影響，并有效預(yù)防灌注樁施工中泥漿對環(huán)境造成的影響。加強泥漿處理過程的管理和監(jiān)督，確保各項環(huán)境污染防治措施落實到位。