上海地區(qū)施工勘察在樁基設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用
——以浦東新區(qū)某技術(shù)研發(fā)大樓項(xiàng)目為例

李德璇

（上海申元巖土工程有限公司，上海 200011）

1 工程概況

擬建“浦東新區(qū)某技術(shù)研發(fā)大樓”位于上海市浦東新區(qū)唐銀工業(yè)小區(qū)某地塊。本工程用地面積約53 810 m2，總建筑面積約96 000 m2。

項(xiàng)目包括2幢6層商辦綜合樓A1和A3、1幢2層動(dòng)力中心樓、1幢2層110 kV用戶站、1幢3層商辦綜合樓A2和4層商辦綜合樓B、C、D以及場(chǎng)地東側(cè)地下1層人防汽車庫等建筑?；幼畲舐裆罴s9.0 m，擬建建筑物均擬采用樁基。

本項(xiàng)目為上海市重大建設(shè)工程項(xiàng)目。擬建筑物建成后將作為數(shù)據(jù)中心，配有大量精密電子設(shè)備，因此本項(xiàng)目對(duì)地基沉降敏感性較高。場(chǎng)地位置如圖1所示。

圖1 場(chǎng)地位置

2 巖土工程詳細(xì)勘察

擬建“浦東新區(qū)某技術(shù)研發(fā)大樓”位于上海市浦東新區(qū)唐銀工業(yè)小區(qū)，該地區(qū)為上海地區(qū)“濱海平原”地貌類型，擬建場(chǎng)地原為農(nóng)業(yè)用地。為詳細(xì)查明擬建場(chǎng)地內(nèi)各土層物理力學(xué)性質(zhì)及層面分布情況，本項(xiàng)目采取了多種勘察手段，如現(xiàn)場(chǎng)野外鉆探取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)、潛水水位觀測(cè)和淺層螺紋孔等方法，同時(shí)結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)等勘察手段對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行全面的詳細(xì)勘察工作。根據(jù)搜集的周邊地塊地質(zhì)資料，該區(qū)域受古河道切割影響較為嚴(yán)重，土層變化較大。

項(xiàng)目地質(zhì)條件的復(fù)雜性主要為以下2個(gè)方面。

（1）淺部土層：場(chǎng)地原為農(nóng)田，1.0 m深度范圍內(nèi)為素填土，擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)有多條暗浜，分布有浜填土，暗浜分布處填土厚度最深約4.3 m左右。

（2）深部土層：擬建場(chǎng)地60.0 m深度范圍內(nèi)地層均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土及砂土組成，擬建場(chǎng)地深度20 m范圍內(nèi)未鉆見全新世Q4飽和成層的砂質(zhì)粉土或砂土分布，因此判定本擬建場(chǎng)地?zé)o液化土層，為不液化場(chǎng)地。擬建場(chǎng)地約25.0 m深度范圍內(nèi)均為土性較差的軟黏性土，場(chǎng)地西側(cè)區(qū)域?yàn)檎３练e土層，深度26.0～29.0 m沉積有暗綠色粉質(zhì)黏土（硬土）；場(chǎng)地東側(cè)區(qū)域受古河道切割影響較大，缺失暗綠色粉質(zhì)粘土，分布有上海地區(qū)溺谷相的⑤3層、⑤4層土，古河道切割深度最大約37.0 m，切割深度范圍內(nèi)均為土性較差的土層；場(chǎng)地37.0 m以下土層為土性較好的砂質(zhì)粉土或粉砂層。

特殊試驗(yàn)項(xiàng)目：為更加全面了解本場(chǎng)地土層情況，得到更詳盡的土層參數(shù)，我們?cè)趫?chǎng)地?cái)M建埋深9.0 m基坑邊界布置2個(gè)十字板剪切試驗(yàn)孔和2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)孔，并根據(jù)十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)孔試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合野外取土資料、室內(nèi)土工試驗(yàn)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)土層劃分情況進(jìn)行綜合判斷。特殊試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了野外記錄及室內(nèi)土工試驗(yàn)對(duì)土層劃分的合理性，并提供了相應(yīng)的特殊試驗(yàn)參數(shù)。

裝置投產(chǎn)初期生產(chǎn)舉步維艱。在國(guó)內(nèi)它是一個(gè)先天不足的“頭產(chǎn)兒”，一無先例、二無經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)裝置出現(xiàn)一些問題，常會(huì)令操作者迷惑不解。操作過程稍有偏差，流量、溫度和壓力等參數(shù)就會(huì)偏離控制值，幾秒鐘后反應(yīng)器壓力就會(huì)失控，造成氣相物料超壓排放，俗稱“放炮”。單就超壓排放損失的物料一項(xiàng)，價(jià)值少則幾千元、多則上萬元。1971年，裝置開車投產(chǎn)的第二年，“放炮”次數(shù)就達(dá)20多次。

樁基涉及土層物理力學(xué)參數(shù)：對(duì)所取土樣進(jìn)行相關(guān)土工試驗(yàn)，根據(jù)原位測(cè)試結(jié)果及土工試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合上海地區(qū)經(jīng)驗(yàn)得到的樁基涉及土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)表

針對(duì)該地塊的勘察結(jié)果表明：本場(chǎng)地有古河道切割區(qū)分布，且部分區(qū)域切割較深，但擬建場(chǎng)地深部土層相對(duì)較穩(wěn)定，第四紀(jì)以來，未見活動(dòng)的斷層、斷裂等地質(zhì)構(gòu)造，適宜本工程建設(shè)。

3 樁基設(shè)計(jì)及施工

3.1 樁基設(shè)計(jì)

擬建A1、A3商辦綜合樓建成后將作為本項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心，對(duì)于樁基承載力要求較高。

本工程擬建A1、A3商辦綜合樓抗壓樁均采用柱下樁基方案[2]，采用Φ400 mm～Φ600 mm的PHC預(yù)應(yīng)力管樁，每柱下7~8根樁。由于擬建A1、A3商辦綜合樓位于古河道和正常地層不同區(qū)域，樁基需采用不同的樁長(zhǎng)和持力層，相鄰孔持力層變化較大，由于不同的區(qū)域土層組合差異較大，同一建筑在不同的區(qū)域產(chǎn)生的地基變形差異也較大，因此根據(jù)不同區(qū)域設(shè)計(jì)了不同的樁長(zhǎng)和持力層，正常地層區(qū)域設(shè)計(jì)樁端入土深度約36.0 m，樁長(zhǎng)27.0 m，持力層為⑦1-2層砂質(zhì)粉土層；古河道切割區(qū)域及過渡區(qū)域設(shè)計(jì)樁端入土深度約42.0 m，樁長(zhǎng)33.0 m，持力層為⑦2層粉砂層。樁基設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 樁基設(shè)計(jì)方案示意圖

3.2 工程樁施工

本工程擬建A1、A3商辦綜合樓工程樁施工主要應(yīng)考慮2個(gè)區(qū)域：正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)。

場(chǎng)地南側(cè)為平安銀行數(shù)據(jù)處理中心，東側(cè)交通銀行，環(huán)境較為敏感，PHC樁施工時(shí)不宜采用錘擊樁，因此，本工程采用靜壓方案進(jìn)行工程樁的施工。

持力層上部土層以黏性土和松散粉土為主，預(yù)制樁沉樁較便利，選擇了合適的沉樁設(shè)備。施工期間確保了沉樁連續(xù)施工，避免長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致沉樁困難，同時(shí)合理確定接樁時(shí)樁端停留層位。沉樁前，進(jìn)行了試沉樁，確定合理沉樁控制參數(shù)和合適施工機(jī)械。當(dāng)以第⑦2層為樁基持力層時(shí)，局部將穿過一定厚度的⑦1-2層，并進(jìn)入第⑦2層一定深度，沉樁有一定的沉樁難度，選擇了合適的沉樁設(shè)備，并確保了樁身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及質(zhì)量；確定了合理的沉樁流程及適當(dāng)?shù)目刂瞥翗端俾省?/p>

3.3 施工中遇到的問題分析

本工程采用靜壓樁樁基施工過程中發(fā)現(xiàn)，在場(chǎng)地內(nèi)正常沉積區(qū)域和古河道切割區(qū)域過渡區(qū)域已施工工程樁中有大量（約35%）工程樁欠送2.0～5.0 m或者沉樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高后樁基承載力達(dá)不到要求的情況發(fā)生。綜合來看，樁基施工中，樁端進(jìn)入持力層厚度約4.0～7.0 m時(shí)會(huì)發(fā)生工程樁欠送的情況，為減少后續(xù)施工大面積出現(xiàn)工程樁欠送的情況，樁基施工暫時(shí)停止，待樁基施工方案調(diào)整后再次施工。

通過樁基施工情況對(duì)上述問題進(jìn)行分析并經(jīng)過專家組會(huì)議討論，得出結(jié)論：上述問題發(fā)生的原因?yàn)閳?chǎng)地內(nèi)正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過渡區(qū)域土層變化較大，建議對(duì)該過渡區(qū)域進(jìn)行施工勘察，以進(jìn)一步探明該區(qū)域土層分布情況，另外，工程樁宜考慮選用開口型鋼樁尖并將管樁壁厚由110 mm改為130 mm。

4 施工勘察及樁基設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

4.1 施工勘察

根據(jù)專家意見，對(duì)該地塊正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過渡區(qū)域采用了靜力觸探測(cè)試的方法進(jìn)行了施工勘察[3]，對(duì)該過渡區(qū)域進(jìn)行了靜探孔加密，孔深45.0 m，共加密17個(gè)靜探孔，孔距控制在15.0 m以內(nèi)，綜合利用靜力觸探孔比貫入阻力曲線和之前已完成的勘探孔數(shù)據(jù)所繪制的剖面圖直觀地反映出更加詳細(xì)的正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過度區(qū)域的土層分布情況，為設(shè)計(jì)調(diào)整樁基方案提供依據(jù)。施工勘察方案如圖3所示。

圖3 施工勘察方案

4.2 樁基設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

設(shè)計(jì)方根據(jù)施工勘察報(bào)告對(duì)地塊正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過渡區(qū)域進(jìn)行了樁基參數(shù)的調(diào)整，對(duì)原方案中發(fā)生工程樁欠送情況的區(qū)域結(jié)合施工勘察報(bào)告進(jìn)行了減小樁長(zhǎng)的處理，對(duì)原樁基方案中出現(xiàn)沉樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高后樁基承載力達(dá)不到要求的區(qū)域進(jìn)行增加樁長(zhǎng)的處理，選用開口型鋼樁尖并將管樁壁厚改為130 mm。

施工方對(duì)施工方法進(jìn)行了改進(jìn)，采取措施保證了樁基施工時(shí)工程樁的垂直度等施工工程參數(shù)，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的時(shí)間和區(qū)域進(jìn)行施工。

4.3 過渡區(qū)域工程樁施工結(jié)果分析

根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)整后的地塊正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過渡區(qū)域的樁基施工方案，施工方再次對(duì)該過渡區(qū)域進(jìn)行了樁基施工，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，施工30根工程樁中有2根出現(xiàn)了欠送情況，欠送高度1.0～2.0 m，沒有出現(xiàn)沉樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高后樁基承載力達(dá)不到要求的情況。

樁基施工結(jié)果表明：根據(jù)施工勘察報(bào)告調(diào)整后的樁基施工方案大大減少了工程樁欠送及沉樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高后樁基承載力達(dá)不到要求的情況，樁基施工中沉樁困難得到了明顯改善。

5 結(jié)束語

通過對(duì)浦東新區(qū)某技術(shù)研發(fā)大樓復(fù)雜地質(zhì)情況的勘察，以及對(duì)該特殊場(chǎng)地的樁基設(shè)計(jì)調(diào)整和工程樁施工調(diào)整，獲得以下經(jīng)驗(yàn)。

（1）對(duì)復(fù)雜地質(zhì)情況下進(jìn)行的重大工程建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)采用多種勘察方法探明場(chǎng)地地質(zhì)情況，以查明擬建場(chǎng)地深部土層的穩(wěn)定性，是否適宜重大工程建設(shè)，并獲取全面的地質(zhì)資料供設(shè)計(jì)使用。

（2）復(fù)雜地質(zhì)情況下工程樁施工時(shí)若遇到大面積沉樁困難，可進(jìn)行施工勘察，根據(jù)施工勘察結(jié)果調(diào)整樁基設(shè)計(jì)參數(shù)及施工方案，以順利進(jìn)行工程樁施工。

（3）施工勘察宜采用靜力觸探試驗(yàn)孔的方案進(jìn)行，可較為直觀地反映出正常沉積區(qū)和古河道切割區(qū)過渡區(qū)域的土層分布情況，為設(shè)計(jì)優(yōu)化樁基設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。