徐 路

（浙江中材工程勘測設(shè)計有限公司，浙江 杭州 310022)

0 引言

樁基礎(chǔ)作為一種將建筑物荷載傳遞到樁側(cè)土體和樁底持力層的深基礎(chǔ)的形式，已經(jīng)有幾百年的應(yīng)用歷史，并且近些年在全球范圍內(nèi)應(yīng)用越來越多［1］。通過樁基礎(chǔ)，能夠達(dá)到降低建筑物沉降、提高基礎(chǔ)承載力和滿足建筑物抗震的要求。由于樁基礎(chǔ)具有上述優(yōu)勢，再加上能夠適用于各種地層，從而在建筑、水利、公路等各種工程中得到廣泛應(yīng)用［2］。

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)工作的推進(jìn)，不同類型的復(fù)雜建（構(gòu)）筑物頻頻出現(xiàn)，為適應(yīng)多變的地層條件和工作環(huán)境，對樁基礎(chǔ)的設(shè)計施工要求也越來越高［3-4］。

筆者以蕭山國際機場三期新建項目樁基工程為研究對象，根據(jù)建筑物特征和工程地質(zhì)條件，對樁基選型、持力層選擇、樁基承載力、成樁可能性和對周邊環(huán)境影響進(jìn)行分析研究，提出樁基和持力層的建議，對單樁豎向抗壓承載力特征值和單樁豎向抗拔承載力特征值進(jìn)行試算，并分析樁基施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生的影響。本研究結(jié)果可為類似工程提供借鑒。

1 工程概況及工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

新建項目位于浙江省杭州市蕭山國際機場內(nèi)，現(xiàn)有航站樓以西場地，擬建項目由航站樓、交通中心等建筑物組成。其中，航站樓包含主樓和指廊，交通中心包含換乘中心、停車庫、旅客過夜用房、機場業(yè)務(wù)用房。

新建項目建（構(gòu)）筑荷載較大，須采用樁基礎(chǔ)。工程區(qū)地下水位較淺，基坑埋深較大，當(dāng)建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)自重不能滿足抗浮安全要求時，須采用抗浮鉆孔灌注樁。

1.2 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)地基土在勘探深度內(nèi)可以大致劃分為填土、黏性土、粉土、砂土、碎石土5類。

工程區(qū)表層普遍存在填土，可劃分①1雜填土、①2素填土、①4淤泥質(zhì)填土。①1雜填土、①2素填土的堆積時間短，呈松散狀，均一性差，工程性能差；①4淤泥質(zhì)填土呈流塑狀，工程性能極差，特點是有高壓縮性、低承載力，具有高靈敏性、高觸變性。

黏性土類主要為⑥1-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑩1粉質(zhì)黏土、⒀1粉質(zhì)黏土。其中，⑥1-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑩1粉質(zhì)黏土、⒀1粉質(zhì)黏土，為流塑～軟塑狀，為軟土層，工程性能差，特點是有高壓縮性、低承載力，具有高靈敏性、高觸變性。

粉土類主要為③1砂質(zhì)粉土，稍密為主，工程性能一般，具有明顯的觸變性和流動性。

砂土類主要為③2粉砂夾砂質(zhì)粉土、③3粉砂、③4粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③5粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑿1粉砂、⒁1細(xì)砂。其中，除③4粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土呈稍密狀，工程性能較差，其余土層多為中密狀，局部稍密，工程性能較好，滲透性好，屬中等透水層。砂土在水動力條件作用下，易產(chǎn)生管涌、流砂，從而降低土層結(jié)構(gòu)強度，影響施工安全。

碎石土類主要為⑿4圓礫、⒁2含黏性土圓礫、⒁3圓礫，中密～密實，顆粒多呈大小混雜，均勻性相對略差，即使受氣候、沉積環(huán)境變遷影響的緣故，但其性狀無明顯其他突變。該層巖性成分較雜，以粉砂巖、凝灰?guī)r類為主，顆粒磨圓度較好，呈亞圓形為主，部分扁平狀，主要有砂和黏性土充填。

基巖類主要為強風(fēng)化砂礫巖，棕紅色，原巖結(jié)構(gòu)已破壞，巖芯呈碎塊狀，砂礫巖為泥質(zhì)膠結(jié)，角礫以石英砂巖、凝灰?guī)r為主，粒徑0.5～4 cm，呈次棱角狀，巖質(zhì)堅硬，具有遇水軟化等特性。

2 樁基方案的選擇與分析

本工程樁基工程主要涉及主體結(jié)構(gòu)的工程樁、抗拔樁。

2.1 樁型選擇

本場區(qū)可供比選的樁型有預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和鉆孔灌注樁，筆者結(jié)合本場區(qū)工程地質(zhì)條件對樁型進(jìn)行分析評價。

2.1.1 預(yù)應(yīng)力管樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠，樁身混凝土強度高，單樁承載力較高，價格便宜，運輸?shù)跹b輕便，施工速度快，工期短，施工現(xiàn)場整潔以及成樁質(zhì)量監(jiān)測方便等一系列優(yōu)點。缺點是施工時會產(chǎn)生強烈的擠土效應(yīng)，后施工的預(yù)應(yīng)力管樁對鄰近已完成的預(yù)應(yīng)力管樁和周圍道路管線會產(chǎn)生不利影響，且預(yù)應(yīng)力管樁抗水平向剪切能力較差。

2.1.2 鉆孔灌注樁。灌注樁的優(yōu)點是單樁豎向承載力大，施工噪聲小、不擠土，對周圍環(huán)境影響小，成樁（孔）深度、層位可以從鉆進(jìn)速率及返渣情況確定。樁長、樁徑可根據(jù)上部荷載進(jìn)行控制。缺點是灌注樁單價費用高，施工工期較長，泥漿須外運。

擬建項目位于蕭山機場內(nèi)，東側(cè)緊鄰已建航站樓，且附近有通往機場的電信、電力、排水、自來水等重要管線，對變形要求較高，因此工程樁施工對擠土效應(yīng)的控制要求相對較高。建議樁型選擇無擠土效應(yīng)的鉆孔灌注樁。

2.2 樁基持力層型選擇

根據(jù)設(shè)計所提供資料，航站樓設(shè)2 層地下室，開挖深度約為13 m；交通中心設(shè)4 層地下室，開挖深度約為20 m。底板以下存在以下土層：③3粉砂、③4粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③5粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑥1-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧1層粉質(zhì)黏土、⑩1粉質(zhì)黏土、⑿1粉砂、⑿3粉質(zhì)黏土、⑿圓礫、⑿3粉質(zhì)黏土、⒀1粉質(zhì)黏土、⒁1細(xì)砂、⒁2含黏性土圓礫、⒁3圓礫。

其中，③4粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③5粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑥1-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土工程性能差，不宜作為樁基持力層。⑿1粉砂工程性能較好，但層厚較薄，層位不穩(wěn)定，故不考慮作為樁基持力層。⑿4圓礫工程性能好，層厚較大，層位穩(wěn)定，是良好的樁基持力層。⒁1細(xì)砂、⒁2含黏性土圓礫、⒁3圓礫工程性能均較好，但埋深較深，上部⑿4圓礫厚度較大，若作為樁基持力層不經(jīng)濟(jì)。

綜上所述，本工程擬建建筑物的工程樁選擇以⑿4圓礫作為樁基持力層。

擬建建筑物上覆土層較薄時，結(jié)構(gòu)自重一般不能滿足抗浮要求，須設(shè)置抗拔樁，抗拔樁的樁長根據(jù)抗拔力大小來決定樁的入土深度。

3 單樁承載力估算

3.1 樁基承載力參數(shù)的確定

樁基承載力參數(shù)根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）［5］，并結(jié)合浙江省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB33/T 1136—2017）［6］及地區(qū)經(jīng)驗確定。各土層樁基設(shè)計所需的參數(shù)建議值具體詳見表1。

3.2 單樁豎向抗壓承載力特征值估算

根據(jù)浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB33/T 1136—2017）中對相應(yīng)樁進(jìn)行估算，公式如式（1）。

式中：Ra為單樁豎向承載力特征值，kN；qpa、qsia分別為樁端阻力、樁側(cè)阻力特征值，kN；Ap為樁底端橫截面面積，m2；up為樁身周長，m；li為第i層巖土的厚度，m。并做如下假設(shè)。

①航站樓2 層地下室樁頂標(biāo)高按現(xiàn)地面下10 m（樁頂標(biāo)高-5 m）計算；交通中心4 層地下室按現(xiàn)地面下20 m（樁頂標(biāo)高-15 m）計算；指廊按現(xiàn)地面下2 m（樁頂標(biāo)高5 m）計算。

②采用Φ800 mm、Φ1 200 mm 鉆孔灌注樁，以第⑿4層圓礫為樁端持力層進(jìn)行單樁承載力特征值估算（未考慮群樁效應(yīng)、負(fù)摩阻力等問題）。

本工程的單樁豎向抗壓承載力特征值試算表見表2。

表2 單樁豎向抗壓承載力特征值試算表

3.3 單樁豎向抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值估算

根據(jù)浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB33/T 1136—2017）中對相應(yīng)樁進(jìn)行估算，公式如式（2）。

式中：Ra′為單樁豎向抗拔承載力特征值，kN；up為樁身周邊長度，m；li為第i層巖土的厚度，m；λi為樁周第i層土的抗拔承載力系數(shù)；Gpk為單樁自重標(biāo)準(zhǔn)值，kN，地下水位以下應(yīng)扣除浮力。本工程的單樁豎向抗拔承載力特征值試算表見表3。

表3 單樁豎向抗拔承載力特征值試算表

4 成樁可能性及對周邊環(huán)境影響分析

4.1 成樁可能性分析

本工程若以⑿4圓礫作為樁基持力層，樁身穿透①1雜填土、①2素填土、①4淤泥質(zhì)填土、③1砂質(zhì)粉土、③2粉砂夾砂質(zhì)粉土、③3粉砂、③4粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③5粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑥1-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥1-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑩1粉質(zhì)黏土、⑿1粉砂、⑿3粉質(zhì)黏土樁端進(jìn)入⑿4圓礫中。其中①1雜填土局部有粒徑25 cm 以上的塊石，巖質(zhì)堅硬，對樁基施工有一定影響，建議施工前挖除；⑿4圓礫中夾有粒徑10～15 cm 以上的卵石，其母巖成分以砂巖、熔結(jié)凝灰?guī)r為主，巖質(zhì)堅硬，容易引起灌注樁樁頭磨損甚至斷裂，對成孔造成一定的困難，建議針對⑿4圓礫采用旋挖與反循環(huán)泥漿護(hù)壁灌注樁進(jìn)行試驗對比。其余土層對成樁影響較小。

鉆孔灌注樁對周圍環(huán)境影響較小，但存在泥漿排放問題，泥漿須外運，因此本場地采用鉆孔灌注樁作為樁基礎(chǔ)的方案是可行的。根據(jù)場地地質(zhì)條件，本工程宜采用泥漿護(hù)壁灌注樁，并按規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場試成樁，以確定合適的施工設(shè)備和施工工藝。

4.2 成樁對周邊環(huán)境影響分析

若采用鉆孔灌注樁時，應(yīng)考慮護(hù)壁泥漿的排放和對環(huán)境的污染問題。施工時應(yīng)采取必要措施，減少成孔泥漿排放對環(huán)境的不利影響，若處理得當(dāng)，一般不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

5 結(jié)論

①新建項目位于蕭山機場內(nèi)，東側(cè)緊鄰已建航站樓，且附近有通往機場的電信、電力、排水、自來水等重要管線，對變形要求較高，因此工程樁施工對擠土效應(yīng)的控制要求相對較高。建議樁型選擇無擠土效應(yīng)的鉆孔灌注樁。

②根據(jù)工程建筑特征和工程地質(zhì)條件，本工程擬建建筑物的工程樁選擇以（12）4層圓礫作為樁基持力層?？拱螛兜臉堕L根據(jù)抗拔力大小來決定樁的入土深度。

③本樁基工程選擇泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁切實可行，且只要施工時對泥漿處理得當(dāng)，一般不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

④樁基工程適用于各種建筑物和地質(zhì)條件，但具體項目應(yīng)具體分析。參照該項目，可為該地區(qū)類似工程樁基工程的選型、持力層的選擇和承載力的設(shè)計等提供借鑒。