摘" 要：該文以臨港新片區(qū)105社區(qū)某金融地塊為例，結(jié)合該擬建建筑場(chǎng)地地質(zhì)條件和建筑物的構(gòu)造，對(duì)擬建場(chǎng)地勘察成果中樁基方案進(jìn)行分析；介紹優(yōu)化后的樁基設(shè)計(jì)方案，對(duì)樁基優(yōu)化試樁結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證優(yōu)化后的方案較好的經(jīng)濟(jì)性及可行性。該工程施工為臨港地區(qū)勘察報(bào)告中的樁型推薦及樁基參數(shù)選取提供參考。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察；樁基優(yōu)化；灌注樁；預(yù)制樁；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：U443.15" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2023）17-0128-05

Abstract： Taking a financial block in 105 community of Lingang Special Area as an example， the paper combined with the geological conditions of the proposed building site and the structure of the building， the pile foundation scheme in the investigation results of the proposed site is analyzed， and the optimized pile foundation design scheme is introduced. the optimized pile test results are analyzed， and the better economy and feasibility of the optimized scheme are verified. The construction of this project provides a reference for the recommendation of pile type and the selection of pile foundation parameters in the survey report of the port area.

Keywords： geotechnical engineering investigation; pile foundation optimization; cast-in-place pile; precast pile; economic benefit

隨著中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)的設(shè)立[1]，大批工程項(xiàng)目將落地臨港?？辈靾?bào)告中提供的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)及樁基設(shè)計(jì)推薦方案，對(duì)于建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位開展經(jīng)濟(jì)的樁基設(shè)計(jì)具有較為重要的參考意義。

1" 工程概況

擬建上海市臨港新片區(qū)105社區(qū)某金融地塊位于中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)臨港新片區(qū)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)開放區(qū)，本地塊東至黃槿西路，西至香柏路，北至環(huán)湖北二路，南至云鵑路（圖1）。本項(xiàng)目總用地面積約11 578.0 m²，總建筑面積約81 773.8 m²，主體為一幢20F辦公樓、一幢4F辦公樓及地下停車場(chǎng)（-2F）。本項(xiàng)目為上海市重大建設(shè)工程項(xiàng)目。

2" 工程地質(zhì)與地貌

擬建工程位于浦東新區(qū)臨港新片區(qū)，屬于上海地區(qū)“潮坪”地貌類型，擬建場(chǎng)地原為農(nóng)田。

根據(jù)本次勘察資料，場(chǎng)地地基土在勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要由飽和黏性土、粉性土和砂土組成。擬建場(chǎng)地揭示土層6層，共12個(gè)亞層，②～⑤層土為Q4全新世沉積物，⑥、⑦和⑨層土為Q3晚更新世沉積物。

圖1" 場(chǎng)地位置

本場(chǎng)地地基土的構(gòu)成與土層特性如下。

①層填土，遍布，可分為①1層素填土和①3層吹填土，淺層素填土以粉性土為主，夾碎磚塊、植物根莖等雜物。該層土不經(jīng)處理一般不宜直接作為天然地基持力層。

第②_3-1層灰色砂質(zhì)粉土及②_3-2層灰色粉砂，遍布，土質(zhì)不均，局部夾黏性土，含云母、石英等。

⑤_1-1層灰色黏土，土質(zhì)尚勻，遍布，含少量貝殼碎屑，含云母。無搖震反應(yīng)，有光澤，干強(qiáng)度高等，韌性高等。

⑤_1-2層灰色粉質(zhì)黏土，遍布，含有機(jī)質(zhì)，夾少量腐植物，局部夾粉性土。

⑤_1-3層灰色粉質(zhì)黏土，遍布，含有機(jī)質(zhì)，夾少量腐植物，局部夾粉性土。

⑥層暗綠色粉質(zhì)黏土，遍布，場(chǎng)地含有機(jī)質(zhì)及氧化鐵斑點(diǎn)，夾少量粉土。

⑦₁層草黃-灰色砂質(zhì)粉土，土質(zhì)不均，遍布，局部夾黏性土，含云母、石英等。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)約30.13擊，Ps平均值約為11.48 MPa。

⑦₂層灰色粉砂，遍布，土質(zhì)均勻，含云母、石英等。密實(shí)，層面平緩，在擬建場(chǎng)區(qū)分布較穩(wěn)定。實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)約54.86擊，Ps平均值約為21.68 MPa，當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)擬建高層單樁承載力要求較高時(shí)，該層頂部可作為4層辦公樓的樁基持力層，該層下部可作為本工程20層辦公樓的樁基持力層。該層同時(shí)是良好的樁基下臥層。

⑨₁層和⑨2層灰色粉砂，遍布，土質(zhì)均勻，含云母、石英等。該層也是良好的樁基下臥層。

3" 勘察報(bào)告推薦樁基設(shè)計(jì)方案

3.1" 持力層建議

第⑦₁層灰色砂質(zhì)粉土，狀態(tài)中密，該層層頂標(biāo)高約-31.19～32.25 m，層厚約2.6～4.1 m，靜探Ps平均值約11.48 MPa，中壓縮性，本場(chǎng)地第⑦₁層可考慮作為本工程4層辦公樓的樁基持力層，也可作為擬建地下車庫(kù)的抗壓樁兼抗拔樁的樁端埋置層，同時(shí)該層也可考慮作為地庫(kù)區(qū)域抗撥樁樁端進(jìn)入層。根據(jù)主體設(shè)計(jì)院提資，本項(xiàng)目1201-TH辦公樓（20F），核心筒結(jié)構(gòu)，上部抗壓荷重大，由于高層、地下車庫(kù)及連通道統(tǒng)一底板、且受力較為懸殊，需嚴(yán)格控制高層、地下車庫(kù)及連通道的絕對(duì)沉降和差異沉降，以及由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，因此樁基持力層的選擇宜深，且該層層厚較薄，利用該層作為持力層時(shí)，單樁承載力與樁基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不匹配，樁數(shù)較多，沉降控制也難以滿足要求，因此不宜選擇該層作為1201-TH辦公樓20F辦公樓的樁基持力層。

第⑦₂層粉砂層，該層層頂標(biāo)高約-34.40～35.57 m，層厚約 33.6～34.6 m，靜探Ps平均值 21.68 MPa，土性很好，層頂埋深較深，層厚很厚，是較為理想的樁基持力層，本工程1201-TH辦公樓（20F）和1201-PH辦公樓（4F）若選用預(yù)制樁，只要進(jìn)入該層—定深度，完全能夠滿足單樁承載力及樁基沉降的要求，但預(yù)制樁進(jìn)入該層后沉樁動(dòng)阻力將大幅增大，沉樁會(huì)很困難，容易爆樁，進(jìn)入該層深度不宜過深，局部區(qū)域應(yīng)采取可靠措施方可保證沉樁的順利進(jìn)行。本工程1201-TH辦公樓（20F）若選取鉆孔灌注樁鉆孔灌注樁遇到密實(shí)的⑦₂層粉砂層時(shí)，鉆進(jìn)速度軟緩慢，樁端進(jìn)入該層深度較深時(shí)鉆孔施工時(shí)間長(zhǎng)，孔壁的砂土由于應(yīng)力釋放、泥漿的滲透浸潤(rùn)等影響，往往造成塌孔或沉渣厚度較大，對(duì)承載力影響較大，樁基施工質(zhì)量難以保證，可采取樁端后注漿解決孔底沉渣問題、加固樁側(cè)土體，減少樁長(zhǎng)，提高樁基承截力以滿足布樁要求。

3.2" 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值

結(jié)合各地基土層的分布發(fā)育規(guī)律、埋藏深度、靜力觸探Ps值及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及其工程地質(zhì)特征，經(jīng)綜合分析后，確定各地基土層的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)[2]見表1。

3.3" 樁基類型選擇

樁型的選擇不僅要考慮擬建建筑物的特性、工程地質(zhì)條件，同時(shí)還要受到工期（施工便利）、經(jīng)濟(jì)效益及周邊環(huán)境因素的制約。樁型一般有鉆孔灌注樁和預(yù)制樁（預(yù)制方樁和PHC管樁）[3]。

1）從工程造價(jià)和工程質(zhì)量而言，應(yīng)首選預(yù)制方樁或PHC管樁方案。因?yàn)轭A(yù)制方樁或PHC管樁具有樁身強(qiáng)度高，耐久性好，施工方便等特點(diǎn)，能獲得較高的單樁承載力，單位立方混凝土的承載力貢獻(xiàn)高，可有效地降低工程造價(jià)，大量工程實(shí)踐證明采用預(yù)制樁比鉆孔灌注樁節(jié)約造價(jià)30%～40%。

2）從周圍環(huán)境而言，本工程場(chǎng)地周邊為道路，總體場(chǎng)地周邊環(huán)境一般。因此，只要對(duì)周邊道路采取一定防護(hù)獵施后，預(yù)制樁施工對(duì)周圍環(huán)境的不利影響一般可控制在允許范圍內(nèi)。

3）從沉樁方式而言，根據(jù)本項(xiàng)目周邊環(huán)境情況，一般可采用打入式或靜壓式施工[4]。考慮周邊有道路或已建建筑對(duì)震動(dòng)、噪音影響敏感時(shí)，可采用靜壓沉樁方式，本工程1201-TH辦公樓（20F）荷載較大，沉降控制要求高，可選用灌注樁或預(yù)制樁，選用灌注樁建議采取樁端后注漿工藝[5]，以提高承截力，加固沉渣，控制沉降，減少樁端進(jìn)入⑦2層深度，降低工程造價(jià)。

本工程1201-PH辦公樓（4F）和純地庫(kù)區(qū)域抗壓荷載一般，樁基為抗壓樁兼抗拔樁，從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，鉆孔灌注樁的單位價(jià)格承載力遠(yuǎn)小于預(yù)制樁，因而建議采用預(yù)制樁。預(yù)制樁主要包括預(yù)制實(shí)心方樁、預(yù)應(yīng)力空心方樁和PHC管樁，在通常情況下施工速度和質(zhì)量容易控制，但樁邊長(zhǎng)或樁徑超過400 mm時(shí)，根據(jù)現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格，預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁較預(yù)制鋼筋混凝土方樁更為經(jīng)濟(jì)。從經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)周邊環(huán)境的不利影響角度分析，本工程樁型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高，可減少所使用的樁數(shù)，且為較好的在軸線或柱下布樁[6]，一般要求較高的單樁豎向承載力，這樣就需要樁端進(jìn)入持力層深度滿足規(guī)范要求，由于樁端持力層好，沉樁將會(huì)有一定難度。因此，為能順利沉樁，需要采用高強(qiáng)度質(zhì)量可靠的預(yù)應(yīng)力管樁[7]。

4" 優(yōu)化樁基方案

通過對(duì)勘察揭露地層的物理、力學(xué)性質(zhì)的詳細(xì)分析，本工程地基土尚有一定的承載潛力。在充分挖掘地基土承載潛力的基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同樁型、樁長(zhǎng)的承載力計(jì)算以及布樁可行性分析，本工程樁基設(shè)計(jì)方案尚存在一定的優(yōu)化空問，具體表現(xiàn)如下。

1）1201-TH辦公樓（20F）原設(shè)計(jì)采用中800鉆孔注（后注）有長(zhǎng)60 m入土深度達(dá)到70 m，進(jìn)入⑦1和⑦2層共計(jì)約35 m，這2層均為砂性土，土層力學(xué)性質(zhì)較好，鉆孔灌注樁進(jìn)入砂層深度太深，成樁風(fēng)險(xiǎn)大。通過大量工程試驗(yàn)表明，只要采取合適的樁端后注漿工藝，原設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)可大幅減短，承載力仍然以樁身強(qiáng)度控制；若采用PHC-AB600（130）管樁，原設(shè)計(jì)承力設(shè)計(jì)值為2 300 kN，有效長(zhǎng)31 m，進(jìn)入⑦層約3～4 m，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際單樁承載力可大幅提高。

2）1201-PH辦公樓（4F）和區(qū)原設(shè)計(jì)用PHC-AB 500（125）管有效樁長(zhǎng)26 m，樁端普遍進(jìn)入第⑦1層 0.06～0.36 m，主要以第⑥層為持力層，抗壓承載力設(shè)計(jì)值為1 400 kN，由于第⑦1層土性很好，預(yù)制只要進(jìn)入該層一定深度，抗壓承載力將大幅提高，因此建議考慮 1201-PH辦公樓（4F）抗壓以第⑦1層為持力層，可大幅減少樁數(shù)，經(jīng)濟(jì)性更佳。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的具體參數(shù)見表2。

5" 樁基方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)性比較

5.1" 技術(shù)性分析

1）對(duì)于1201-TH辦公樓（20F），若按原灌注樁 （后注漿）方案建議，需采用Φ800灌注樁，以⑦2層為持力層，樁長(zhǎng)需要60 m左右，樁端進(jìn)入⑦2層的深度較大成樁需穿過較厚35 m的砂土層，成性質(zhì)量難以保證，成樁速度較慢，工期長(zhǎng)，易坍塌，承載力變異性較大等問題，風(fēng)險(xiǎn)很大。這里提出即使仍采用灌注柱（后注漿）方案，樁長(zhǎng)可至少減少15 m，采用⑦2層粉砂層作為樁端持力層，沉渣厚度得到控制，承力得到有效保障，大大降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省工期至少一個(gè)月。采用PHC管樁，優(yōu)化后樁長(zhǎng)比原方案減短1 m的同時(shí)，承載力提高至 3 000 kN，承載力提高30%，勘察報(bào)告推薦方案易現(xiàn)“爆樁”等問題，沉樁困難，優(yōu)化后方案造價(jià)大大降低，優(yōu)化方案通過合理控制樁端進(jìn)入⑦2層的深度，有效地降低了沉樁風(fēng)險(xiǎn)，大大減少了工期和造價(jià)。

2）對(duì)于1201-PH辦公樓（4F）及地下車庫(kù)（-2F），原方案以第⑦1層為持力層，部分區(qū)域已穿透第⑥層進(jìn)入第⑦1層，由于其下第⑦2層土性更佳，樁長(zhǎng)增加 1 m，承載力將大幅提高，可以較原方案提高30～35%，減少樁數(shù)約200根，大大降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了工期。

5.2" 經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告和主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位提供的樁基設(shè)計(jì)方案，對(duì)本工程樁基優(yōu)化節(jié)省工作量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體樁基節(jié)省費(fèi)用詳見表3所示。

1）1201-TH辦公樓（20F）采用灌注樁方案時(shí)，本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)約1 727.13萬元，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)約1 336.26萬元，比勘察報(bào)告推薦方案總造價(jià)節(jié)省約391.48萬元，總造價(jià)節(jié)省約22.6%。

2）1201-TH辦公樓（20F）采用預(yù)制樁方案時(shí)，本項(xiàng)目原設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)約1 039.22萬元，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)約823.32萬元，比勘察報(bào)告推薦方案總造價(jià)節(jié)省約215.9萬元，總造價(jià)節(jié)省約20.8%。

3）1201-TH辦公樓（20F）采用預(yù)制樁方案經(jīng)濟(jì)性更佳，比灌注方案將大幅節(jié)省造價(jià)和工期。

6" 試樁結(jié)果

根據(jù)優(yōu)化后的樁基設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試樁，本次試樁采用預(yù)制樁型號(hào)為：PHC-600AB 130 13+13+13，樁端入土深度約42.0 m，破壞性試樁的單樁加載量分十級(jí)加載，4 320 kN及之后分級(jí)按加載級(jí)差一半加載，若加載至6 000 kN未破壞，可加載至6 720 kN停止。試樁結(jié)果見表4及如圖2所示。根據(jù)試樁結(jié)果可判定單樁豎向極限承載力大于等于6 720 kN，且沉樁順利。

7" 結(jié)束語

根據(jù)對(duì)臨港新片區(qū)105社區(qū)某金融地塊勘察及樁基優(yōu)化方案分析，獲得以下經(jīng)驗(yàn)。

1）采用預(yù)制樁時(shí)，勘察報(bào)告推薦方案易出現(xiàn)“爆樁”等問題，沉樁困難，優(yōu)化后方案造價(jià)大大降低，優(yōu)化方案通過合理控制樁端進(jìn)入⑦2層的深度，有效降低了沉樁風(fēng)險(xiǎn)，大大減少了工期和造價(jià)。

2）對(duì)于擬建1201-PH辦公樓（4F）及地下車庫(kù)（-2F），原方案以第⑦1層為持力層，部分區(qū)域已穿透第⑥層進(jìn)入第⑦1層，由于其下第⑦2層土性更佳，樁長(zhǎng)增加1 m，承載力將大幅提高，可以較原方案提高30%～35%，減少樁數(shù)約200根，大大降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了工期。

3）1201-TH辦公樓（20F）采用灌注樁方案時(shí)，優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)比勘察報(bào)告推薦方案總造價(jià)節(jié)省約 22.66%；采用預(yù)制樁方案時(shí)，優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案樁基總造價(jià)節(jié)省約 20.77%。

4）1201-TH辦公樓（20F）采用預(yù)制樁方案經(jīng)濟(jì)性更佳，比灌注樁方案將大幅節(jié)省造價(jià)和工期。

5）經(jīng)過試樁驗(yàn)證優(yōu)化后的樁基方案可行且經(jīng)濟(jì)性較好，因此本項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)為臨港地區(qū)勘察報(bào)告中的樁型推薦及樁基參數(shù)選取具有較高的參考價(jià)值。

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