上海某商业及住宅项目桩基选型及应用研究

肖 辉

(绿地控股集团，上海 200063)

0 引言

现阶段单群桩承载力与变形机理、设计理论、工程应用等均取得了新进展，成桩工艺与设备也有创新，但针对地基基础选择、桩基选型的研究尚少。目前，李俊民［1］针对桩基础设计中常见问题总结了上海住宅开发小区中不同建筑的桩基础选型;朱嘉等［2］结合尚汇豪庭住宅项目提出了循序渐进的桩基优化模式;林良进［3］通过地基处理选择、桩基选型的理论和实例研究，总结出了地基处理选择和桩基选型的规律和经验。上海地区是典型的软土地区，高层建筑遍布，故几乎在所有的商业区及住宅小区开发中都会用到桩基础，选择合适的桩型，桩径，桩长及桩基持力层是一个复杂的过程。本文以上海某商业及住宅项目为实例，对桩基持力层的选择、桩的类型及单桩承载力的确定和沉桩可行性进行深入分析，并对桩基设计进行了优化，达到了节约工程造价，缩减工期，降低工程风险的效果。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程位于上海市新桥镇新南路以南、明兴路以东地块，主要由小高层住宅、多层联排别墅、商业楼、酒店及地下车库等组成，总建筑面积约38万m2。12层小高层住宅为剪力墙结构，2层～4层别墅为异形柱结构，12层酒店、3层～4层商业和地下1层车库均为框架结构。

1.2 工程地质条件

拟建场地地貌类型属滨海平原相，勘探孔所揭露的55 m深度范围内的地基土土层分布情况如表1所示，自然地面标高约为3.95 m，场地典型静力触探试验曲线见图1。

表1 本场地土层分布情况一览表

图1 场地典型静力触探试验曲线

2 基础形式的选择

对于2层～4层的别墅，可供选择的基础形式有天然筏形基础、纯桩基和沉降控制复合桩基。下面对这三种基础形式作相应分析。1)采用天然筏形基础方案:别墅基础持力层位于第②2层，该层土地基承载力设计值fd=75 kPa，其下1 m即为③1层，土质更为软弱，不宜作为天然地基的持力层。因此，本工程别墅基础形式不宜采用天然筏形基础。2)采用纯桩基方案:桩基持力层选择第⑦1层粉砂层，由于别墅柱荷载较小，基本上均为一柱一桩，布桩富余度较大，别墅整体沉降较小，是一种安全可行的基础形式，但造价较高。3)采用沉降控制复合桩基方案:持力层宜选择第⑤1-2层或第⑥层作为复合桩基持力层，一柱一桩，当上部结构荷载大于各单桩极限承载力之和的荷载部分则由地基土来承担。采用此种桩基方案不仅能满足承载力和沉降要求，还能节约大量工程造价。因此，本工程别墅基础形式采用沉降控制复合桩基方案。对于小高层住宅、酒店及商业等建筑物荷载较大，结合地质条件分析，应采用纯桩基方案。

3 桩基持力层及桩型选择

3.1 桩基持力层分析

根据勘察资料，第③2层在场地南部别墅区内均有分布，静探Ps平均值3.91 MPa，最高达8.16 MPa，土性良好，但该层土分布不稳定，起伏较大，若选择作为别墅区的桩基持力层需复核每幢别墅下持力层厚度。场地内第⑤1-1层以上其他土层，大多为低强度、高压缩性的软弱土层，均不宜作为本工程的桩基持力层。第⑤1-2层，软塑，中等偏高压缩性，静探Ps平均值0.65 MPa，土性一般，该层中下部可作为低层别墅沉降控制复合桩基持力层。第⑥层，可塑，中等压缩性，静探Ps平均值2.24 MPa。该土层力学性质相对较好，可作为低层别墅桩基持力层或地下车库的抗拔桩桩端土层。第⑦层，中密～密实，中等偏低压缩性，静探Ps平均值7.95 MPa。小高层住宅、酒店、商业选用第⑦层粉砂层作为桩基持力层完全能够满足单桩承载力及桩基沉降的要求。

3.2 桩型分析

上海地区桩型一般有钻孔灌注桩和预制桩(包括预制方桩和PHC管桩)。本工程高层住宅楼、酒店及商业选用预制桩与普通钻孔灌注桩方案比较详见表2。

表2 预制桩与灌注桩方案比较表

本工程小高层住宅、酒店、商业，如选择第⑦层粉砂作为桩基持力层，桩型选择余地较大，预制桩和钻孔灌注桩均可以满足设计要求。钻孔灌注桩的单位价格承载力远小于预制桩，但钻孔灌注桩施工质量难以得到有效保证，因而建议采用预制方桩或PHC管桩。PHC管桩桩身结构强度高，且质量稳定性较预制方桩好，能够更好地满足设计与施工对桩身和桩接头强度的要求。因此小高层住宅桩型可选用PHC A400(80)的管桩，商业及酒店荷载较大，可选用PHC AB500(100)管桩。

该工程场地南部分布有③2粉砂层，别墅采用沉降控制复合桩基方案时，若选用PHC 300管桩，200×200，300×300预制方桩穿越该层的沉桩动阻力将达1 000 kN以上，对桩材的质量要求较高，风险较大，因此选用PHC A400(80)管桩。地下车库应设置抗拔桩，可选用PHC AB400(80)管桩或PHC B400(80)管桩。

4 桩基优化设计分析

4.1 岩土工程参数分析

根据勘察资料，桩侧极限摩阻力标准值fs与桩端极限端阻力标准值fp如表3所示。

考虑到桩端阻力的发挥与桩端进入持力层深度有关，且桩侧摩阻力的发挥又与桩端阻力的发挥有一定联系，根据我公司掌握的大量类似地层试桩资料，根据上述勘察报告参数估算的单桩竖向承载力仍有潜力可挖，而根据静力触探资料确定的桩侧极限摩阻力标准值和桩端极限端阻力标准值较为合理。桩侧极限侧摩阻力标准值可按下列公式［6］确定:

粘性土:当 Ps≤1 000 kPa 时，fs=Ps/20 kPa，当 Ps＞1 000 kPa时，fs=0.025Ps+25 kPa。

表3 桩侧极限摩阻力标准值fs和桩端极限端阻力标准值fp

粉性土及砂土:fs=Ps/50 kPa。

根据上述原则进行优化，确定本工程预制桩岩土工程计算参数如表3所示。

4.2 抗拔桩承载力性状分析

对于抗拔桩，上海市DGJ 08-11-2010地基基础设计规范［4］规定砂性土抗拔系数λ调整为0.6～0.7;粘性土和粉性土调整为0.7～0.8。故经过优化后各土层λ取值见表3。

4.3 单桩竖向承载力设计值确定

根据上述公式，按各静力触探孔估算的单桩竖向承载力设计值如表4所示。为了合理确定单桩竖向承载力设计值，本工程进行了17根试验桩，休止期不少于28 d，通过单桩静载荷试验检测均达到设计承载力。

表4 单桩竖向承载力设计值计算值一览表

5 沉桩可行性分析

拟建建筑物位于高档别墅区，若采用PHC管桩，由于周围环境不允许采用锤击沉桩，故宜采用静力压入式沉桩，它具有压桩过程无振动，无高分贝的噪声影响。

拟建场地第③1层、第⑤1-1层及第⑤1-2层，土质软弱，沉桩时应控制沉桩速率，以免桩身受到沉桩挤土引起的侧向挤压和上拉应力，且上述土层含水量高，沉桩时产生的超孔隙水压力不易消散，故施工时应控制日沉桩数量，土体扰动后强度恢复历时长，为减少对土体的扰动，沉桩时桩端宜配以10 cm～20 cm钢桩靴，沉桩后至载荷试验的间隙时间应适当延长。

［1］李俊民.上海住宅小区开发中的基础选型［J］.住宅科技，2008(10):19-23.

［2］朱 嘉，吴 军，丁德明，等.浅谈桩基优化在尚汇豪庭项目中的实际运用［J］.住宅科技，2013(2):47-50.

［3］林良进.地基处理选择与桩基选型研究［D］.厦门:厦门大学硕士学位论文，2009.

［4］DGJ 08-11-2010，地基基础设计规范［S］.

［5］DGJ 08-37-2002，岩土工程勘察规范［S］.

［6］JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.