谈平潭软土地区的桩基选型

孙海忠 罗成恒 魏建华

(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200070)

0 引言

桩基选型包括施工工艺的选择和桩型的确定，目前在桩基础设计中还不时存在着盲目以某一因素决定桩型和施工方法的现象，其结果常常带来不应有的损失和施工困难。许多学者对桩基选型进行了研究:陈华定［1］对桩基选型进行了详细综述;曾汉武［2］对因桩基选型不当而造成损失的多个工程案例进行了介绍;苏庚种［3］对复杂地质条件的桩基选型进行了详细分析。

同一个项目，可以采用不同的桩基方案。在同样满足安全工作的前提下，桩基设计应充分考虑到经济合理和方便施工，以最小的代价取得最大的经济效益，为此，进行不同的方案比较是必须遵循的原则。本文以位于平潭金井湾地区某组团项目为例，从桩基方案选择及土方开挖的角度分析桩基优化问题，并提出解决办法。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于福建省平潭综合实验区金井湾地区，场地北侧为规划如意路，南侧为规划平岚岭路，西侧为现状水泥路，东侧为规划金井二路。本工程用地面积86 009 m2，总建筑面积221 427 m2，其中地上建筑面积168 713 m2，地下建筑面积52 714 m2。地上部分包含18栋办公楼，建筑高度不超过39 m，地下部分为一层地下车库。基坑原开挖深度为2.05 m，由于北侧、东侧、南侧规划道路施工，增加围堰高度4 m～5 m，基坑最终开挖深度为6 m～7 m。

1.2 工程地质条件

根据《岩土工程勘察报告》，本工程场地属典型的滨海平原相地貌类型，地层形态单一。

①1填砂:深灰色，松散，饱和，主要为中细粒石英砂，部分含少量贝壳，局部夹有山地土，均匀性较差，级配较差，为新近人工堆填，堆填时间约半年，厚度为0.80 m ～2.60 m，平均厚度1.45 m。

②淤泥质土:灰黑色，流塑，饱和，含腐殖质及贝壳等，部分含少量石英砂，有臭味，摇振反应慢，捻面光滑，有光泽，干强度及韧性中等。本层在整个场地均有分布，层厚为9.90 m～20.70 m，平均厚度为14.03 m。

③粘土:褐黄色，饱和，可塑～硬塑，含铁锰结核等，粘性较强，无摇振反应，捻面较光滑，有光泽，干强度及韧性中等。本层在整个场地均有分布，层厚为2.10 m～24.20 m，平均厚度14.11 m。

根据岩土工程勘察报告，主要含水层为浅部填砂中的孔隙水，与地表水具有相同性，水量主要受大气降水和季节影响。场地稳定水位一般在0.5 m，近3年～5年最高水位为0.3 m。

2 桩基选型

本工程场地土质条件极差，基坑周边环境复杂，对工程桩自身抗变形能力较高。以下对可供选择的桩基形式逐一进行比较分析，以便确定较为合理的桩基形式。

1)预制方桩。

本工程采用预制桩桩长35 m～40 m左右，桩端持力层为强风化花岗岩，长细比在87.5～100之间，国标图集04G361规定，对以端承为主的桩，长细比不宜大于100，400预制桩长细比接近国标的最大值，长细比过大，而我们的土层淤泥较厚，锤击过程中稍有偏差容易断桩。

此外，30多米桩长一般需要三节桩，由于桩太长，桩接头部位容易出现偏差，影响桩的质量，所以一般预制桩桩长不超过30 m，否则对施工要求很高，质量难以保证。

在造价方面，采用预制桩桩端持力层只能达到强风化岩土层。采用400的预制方桩，根据地勘报告，单桩竖向极限承载力标准值为3 500 kN，特征值为1 750 kPa，桩长35 m左右。采用灌注桩桩端持力层可达到中风化花岗岩层，桩长26 m～51 m，直径1 000的桩，单桩承载力极限值可达到21 000 kN，特征值为10 500 kN，也就是一根灌注桩相当于6根预制方桩。

6根预制方桩的体积为:6×0.4×0.4×35=33.6 m3，而一根灌注桩的体积:到中风化岩大概需42 m长，3.14×0.5×0.5×42=33 m3。两者用的混凝土量是一样的，但用灌注桩多数采用单桩，不用承台。

预制桩6根桩基础要用一个长×宽×高=3 800×2 400×1 000的承台，配筋长向 Φ25@100，短向 Φ20@200。具体造价如下:

混凝土量:3.8 ×2.4 ×1=9.12 m3。

长向承台钢筋用量:2 400/100×490.9×3 800=45 600 mm3。

短向承台钢筋用量:3 800/200×380.8×2 400=17 000 mm3。

承台总钢筋用量:0.045 6+0.017=0.062 6 m3，重量为:7.8 ×0.062 6=0.49 t。

混凝土造价为:500元/m3×9.12 m3=4 560元。

钢筋造价为:5 000×0.5=2 500元。

每个承台的造价在7 000元左右，预制桩每米造价1 400元～1 500元左右，灌注桩每米造价1 800元左右。可见单桩造价相差不多，但预制桩多了一个承台的造价，所以预制桩并不经济。

2)预应力管桩。

桩端持力层为强风化花岗岩，30多米桩长一般需要三节桩，由于桩太长，桩节头部位容易出现偏差，影响桩的质量，所以一般预应力管桩桩长不超过30 m，否则对施工要求很高，质量难以保证。

干湿交替下采取措施隔绝水源，但是这个措施是否可靠很重要，金井湾地区均属高腐蚀环境，预应力管桩桩壁很薄，一旦腐蚀就会穿透整根桩，而且桩端等直接传力部分最易腐蚀，所以隔绝水源措施很重要，到目前尚无可靠措施。

在造价方面，从前面的分析可知一根灌注桩相当于6根预应力管桩的承载力，6根预应力管桩总长:35×6=210 m，以平潭地区市场价为准，每米280元，总造价:210×280=5.88万元。

通过前面的分析，承台造价:7 000元，则总造价约6.6万元。

灌注桩造价按每立方米1 800元计算，每根桩的体积33 m3，则总造价为1 800×33=59 400元，约合6万元。

在工期方面，一般情况下施打入岩桩，预制桩一台班可打9根桩，灌注桩一台班可打2根桩，此外灌注桩需28 d的养护，若进行交叉作业，分段施工，工期方面可以得到补偿，且预应力管桩预制也需养护时间。

凡工程桩发生大量偏位的，几乎全是采用锤击式或压入法施工的钢筋混凝土预制桩和预应力管桩，而灌注桩偏位情况极为少见［4］。不同桩型的刚度差异是一个因素，但主要取决于桩间土的扰动程度。挤土桩在沉桩过程中产生的超静孔隙水压力，在深厚的软粘土中消散极慢，布桩越密，扰动越严重，甚至当沉桩速度稍快时，邻近桩就会产生偏位的现象。由于基坑开挖时，土的结构强度尚未得到恢复，桩周土的嵌固作用很小，当挖土高差较大时，工程桩就会朝一个方向偏移，严重时导致大量工程桩断裂、报废。

3)冲孔灌注桩。

与以上两种桩型比较，冲孔灌注桩最容易保证质量，且对施工要求最低，但同样存在着桩端的强腐蚀问题，需采取可靠措施，但它同于预制桩，桩体为实心，若钢筋保护层加厚，配筋增强，在混凝土中加入防锈剂，腐蚀问题可以得到解决。

在造价方面，通过上面的分析，冲孔灌注桩的造价比预制桩、预应力管桩便宜或相近。

在工期方面，如施工组织高效，加大施工班组的投入，工期不一定慢，而且在平潭地区，冲孔灌注桩工艺较为成熟，施工队伍经验较丰富。

另外，在基坑土方开挖过程中，冲孔灌注桩桩体直径较大，刚度较大，抗侧移能力较强，桩体偏位、断裂问题发生的概率较小。

总体而言，冲孔灌注桩方案比较可行。

3 结语

本工程桩基在进行以上系统分析后最终选择了φ1 000冲孔灌注桩方案，土方开挖过程中桩位偏移、桩体断裂等现象几乎没有发生，而相邻的某工地因选择了边长为400的预制方桩，Ⅲ类、Ⅳ类桩达到了整个工程桩数量的一半，最后不得不补冲孔灌注桩，不仅造成了经济损失，也延误了工期。总之，桩型选择应结合岩土地质条件、施工工艺、工期要求、经济等因素综合分析确定，较适宜的桩型和施工工艺对于保证工程质量、节约投资、缩短工期无疑是非常重要的。

［1］陈华定.浅议桩基选型［J］.工程设计，2005(4):11-12.

［2］曾汉武.对桩基选型确定的分析［J］.建筑结构，1995(6):37-40.

［3］苏庚种.复杂地质条件的桩基选型分析［J］.探矿工程，2003(sup):38-40.

［4］DG/T J08-61-2010，基坑工程技术规范［S］.