环球航运广场桩基方案的选择与评价

李建虹 武维勇

从建筑物单桩荷载大小，桩基持力层及桩型的选择，桩基沉降量分析，成桩技术分析以及桩基施工应注意的问题等方面对场地的桩基方案选择进行了分析，提出了相关的工程措施，以确保工程的安全。

环球航运广场位于宁波东部新城，南靠惊驾路、东邻中央大街，北面和西面均是市政规划道路。工程主要建筑物为地下三层、地上五十二层的钢-混凝土混合结构。设计总建筑面积139960 m2，裙楼高度24m（4层），四层餐厅采用大悬挑。

场地属北亚热带季风气候区，温暖湿润，雨量充沛，光照强，四季分明。冬季受蒙古高压控制，盛行西北风，以晴冷干燥天气为主，是本区低温少雨季节；春末夏初为过渡时期，副热带极峰开始影响本区，气旋活动频繁，冷暖空气交替，空气湿润，阴雨绵绵，习称“梅雨季”；夏秋7～9月间，受太平洋副热带高压控制，天气晴热少雨，且常有热带风暴侵入，带来大风大暴雨等灾害性天气。

场地位于宁波断陷向斜盆地中部，区域构造单元属华南加里东褶皱系浙东南褶皱带，丽水—宁波隆起带中的新昌—定海断隆带。地质构造形迹以断裂为主，褶皱次之，不同展布方向和不同切割深度的断裂相互交织，形成了本区特有的网格状构造格局，并控制了区内的地质作用和地震活动。

杂填土。灰、灰黄、灰褐色，结构松散，成分主要由碎石、块石混砂、砾及粘性土组成，河道处下部以粘性土混碎石为主，粒径一般10～30cm，大者可达50cm以上，混砖块、混凝土块等建筑垃圾，表部多为水泥地坪，大小混杂，土质不均。

粘土。灰黄色，可塑，往下渐变为软塑，厚层状，富含氧化铁锰质斑点。土面光滑，干强度很高，韧性很硬，无摇震反应。

淤泥质粘土。灰色，流塑，厚层状，土质均匀，细腻，偶为淤泥质粉质粘土。土面具油脂光泽，干强度很高，韧性很硬，无摇震反应。

淤泥。灰色，流塑，厚层状，土质稀软、细腻，局部为淤泥质粘土或淤泥质粉质粘土。土面具油脂光泽，干强度很高，韧性很硬，无摇震反应。

淤泥质粉质粘土。灰色，流塑，厚层状，混少量粉砂团块，土质较均匀，偶为淤泥质粘土。土面光滑，干强度高，韧性中硬，无摇震反应。

粉质粘土夹粉砂、粉砂夹粉质粘土

灰色，粉质粘土呈流塑，粉砂呈松散～稍密状，厚层状构造，粉砂多呈团块状分布，土质不均，岩性以粉质粘土夹粉砂为主，粉砂夹粉质粘土主要分布于东南部，混贝壳碎片。土面较粗糙，干强度中等～低，韧性中硬，有轻微摇震反应。

粉质粘土。灰色，流塑，局部软塑，厚层状，局部粉粒含量较高，土质不均匀，偶为淤泥质粉质粘土。土面光滑，干强度高，韧性中硬，无摇震反应。

细砂。浅灰、灰黄色，密实，饱和，厚层状，砂质不均，分选性差，以细砂、粉砂为主，局部相变为中砂、粗砂、砾砂，混少量圆砾，个别可达2.0cm，局部混少量粘性土。该层场地内均有分布，物理力学性质好，具中等偏低压缩性，层面埋深65.0～68.0m，顶板标高-65.55～-62.53m，层厚2.1～5.6m。

粉砂。浅灰绿、浅灰、灰黄色，密实，饱和，厚层状，砂质较均，局部为含粘性土粉砂、细砂、中砂等，局部夹粉质粘土薄层。

含粘性土圆砾、卵石。灰绿、灰黄、灰紫色，密实，饱和，厚层状，粒径一般0.5～～5cm，大者10cm以上，次圆状，含量50～60%，下部多呈强风化状，充填大量砾砂、粗砂，胶结紧密，粘性土含量15～25%，分布不均，局部相变为含卵砾石粉质粘土。

中风化玻屑凝灰岩。灰紫、紫红、灰黄色，凝灰结构，块状构造，岩石质硬、性脆，较完整，裂隙较发育，裂面渲染铁锰质，岩芯呈短柱状，长10～40cm，个别为块状，岩石质量等级Ⅲ级。

本工程主楼为52层超高层建筑，，为带筒体的钢混巨型结构体系，结构采用两侧筒体+中央大桁架的结构形式，不考虑水浮力的基底反力标准值分别约为590000kN和780000kN，竖向荷载很大、分布集中。由于筒体较小、竖向荷载很大，筒体下的桩可考虑向四周扩展布置。尽管如此，单桩荷载要求也很高，根据筒体尺寸大小，按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）要求，桩基中心距按不小于3.0d（d为桩型）考虑，采用钻孔灌注桩，桩径为Φ800mm时，左筒和右筒至多可布144根桩、96根桩，其单桩承载力要达到5416kN、6146kN，若桩径为Φ1000mm时，左筒和右筒至多可布91根桩、65根桩，其单桩承载力要达到8571kN、9077kN。主楼范围以外地下室不考虑水浮力的基底反力标准值约为70~130kN/m2，其柱间距6.6~8.4m，单柱抗拔承载力要求最大可达7862 kN，若每柱下布置4根桩，其单桩抗拔承载力达到1965kN。

本次勘探成果表明：场地上部软土层及软弱土层厚度大，工程地质条件较差。综合场地工程地质条件和建筑特点，主楼选择圆砾、卵石作为桩端持力层的超长桩方案，桩型采用大直径钻孔灌注桩基础，桩径不小于1000mm，为满足单桩承载力要求，桩端进入地层一定深度才能达到设计承载力要求。由于桩长较长，持力层为圆砾、卵石，施工难度较大，为节约基础投资，提高单桩承载力，可对桩端土采用后注浆处理，根据施工经验，经压力注浆处理后的单桩承载力一般可提高20%以上；本工程亦可以考虑采用挤扩支盘混凝土灌注桩方案，根据工程实践经验，采用该方案可节约基础投资30％左右，工期提前20％左右。

对于主楼范围以外地下室部分，建筑物荷载较小，基坑开挖深度大，场地地下水位埋深约0.4～1.2m。由于地下室开挖深度大，地下水位高，浮力较大，为满足地下室抗浮、基坑围护等设计要求，应考虑设置抗浮桩。根据建筑物荷载要求以及对单桩抗拔承载力的估算，建议桩端持力层选择砂土，桩型宜采用钻孔灌注桩，桩端全断面进入持力层深度宜根据单桩设计荷载而定。

钻孔灌注桩属于非挤土桩，具有无振动、低噪音的特点，桩径大，承载力高，抗震性能好，桩径大小及桩长可根据承载力大小灵活选择，地层适应性强，但存在施工进度慢、单桩造价较高、桩基质量控制较难等缺点，而且需解决泥浆排污问题。由于该桩型单桩承载力大，对周围环境影响小，在市区仍被广泛应用。

本工程选择砾、卵石层作为桩端持力层，圆砾、卵石层压缩性是很低的，无软弱夹层，其下伏即为基岩。桩基沉降量主要由桩身自身压缩及桩底沉渣压缩两部分组成，因此在保证桩基施工质量的前提下，其桩基沉降量是很小的。尤其在对桩底进行压力注浆处理后，可有效地减少桩基础的绝对沉降及不均匀沉降。

根据场地场地工程地质条件分析，对于长桩基础，采用预制桩方案沉桩是困难的。而本工程采用的是钻孔灌注桩方案，只要采取合理的成孔工艺和合适的施工设备及钻具，沉桩是不会存在问题的。本工程位于第四系滨海海积平原区，软土层厚度大,持力层埋深大，层面平稳，桩长易于控制，且持力层粒径普遍较小，因此建议本工程桩基施工采用回转成孔法比较好，钻头可采用三翼（或四翼）刮刀钻头，为保证成孔垂直度，可采用二层腰带的钻头结构，成孔时以下加压为主（操作中适当拉住钻杆或在钻具组下部加配重，钻机要求安装平正稳固），护壁可采用原土自造泥浆反复循环施工。对于圆砾、卵石层仍可按上述工艺钻进，但对泥浆参数要视情况予以调整，以提高泥浆携带钻屑的能力，必要时辅以高性能的制备泥浆，钻头应作加固，防止扭坏。

钻孔灌注桩的承载力与施工质量密切相关。因此，钻孔灌注桩施工时必须保证桩身质量，控制沉渣厚度，防止桩端土层发生松驰。在组织设计和施工过程中，请注意下列几点：

第一，拟建场地表部为碎块石填土，为了防止人工填石掉入孔内对桩基质量造成影响，因此施工时，应采用钢护筒将填土隔开，避免填石掉进孔内而影响施工。

第二，浅部土体具高压缩性，且易缩径，施工时应引起重视。

第三，为防止桩端砂砾石层发生松驰，保证桩基承载力的正常发挥，应采用先进的施工工艺和合适的泥浆比重，各道工序应连续进行，尤其是成孔与浇灌工序。

对于钻孔灌注桩施工产生的泥浆污水，应及时用车辆外运排污，也可采用大池贮蓄和车辆外运相结合，一般能做到不影响周围环境。

本文在分析环球航运广场地质条件基础上，对场地的桩基方案选择进行了分析，提出了相关的工程措施，以确保工程的安全。（第一作者供职于浙江省工程勘察院测试中心；第二作者供职于浙江省工程勘察院 ）