溧阳市某施工场地桩基础施工方案评价及工艺控制要点分析

(江苏长江机械化基础工程有限公司，江苏 常州 213018)

1 区域地质概况

1.1 工程地质概况

场地位于溧阳火山岩盆地中，该盆地形成于中生代，属陆相喷发。据江苏省地质矿产勘查局第二地质大队1:2000 00宜溧幅区调资料，本区内无明显断裂构造及褶皱构造，未发现新构造运动，基底稳定性良好。根据“江苏地震”历史地震纪录，始于公元前179年，二千一百多年中记载的有感地震600多次，其中破坏性地震达25次。工程区周围的常州、宜兴、无锡、苏州等地共发生有感地震达78次。铜陵——扬州地震带是一条进入活动时期的构造带，溧阳火山岩盆地位于该构造带中断东侧。溧阳市南渡镇至上沛镇一带于1974年4月发生5.5级地震，1979年7月再度发生6级地震，两次地震为原地重复性地震。本工程区位于震中东南约15 km，处于1979年6度地震的地震区内。

1.2 地形地貌

拟建场地位于溧阳市燕山新城区，区域上属长江下游冲积平原地貌单元。经人类活动改造，原始形态已改变，地貌属太湖水网平原。拟建场地原为居民区及农田，局部分布河道及池塘等。勘探施工时场地内的民房已拆除，大部分分布农田。本项目共有2个地块，西侧地块为38-1#地块，东侧地块为38-2#地块。根据现场测量放样结果，38-1#地块整体比38-2#地块高出2～3 m。并且38-1#地块呈北高南低，主要因为人工弃土或建筑垃圾致使地面起伏较大。本工程孔口地面高程0.95～7.64 m，最大高差约6.69 m。

1.3 地下水类型及水位

据本次钻探揭露结合地区水文地质资料，勘探深度内地下水按照埋藏条件可分为孔隙潜水、孔隙微承压水及孔隙承压水。勘探期间测得孔隙潜水初见水位埋深0.60～2.80 m；稳定水位埋深0.10～3.30 m，相应标高1.98～4.62 m。孔隙潜水水位受大气降水及地表水影响明显。据本次工作实测资料及地区水文资料，本场地内孔隙潜水水位年变幅2.0 m左右，变幅标高值一般2.50～4.50 m。据本次勘探成果结合邻近的钻探资料及水文资料，孔隙微承压水水位标高一般1.50 m左右，据我院长观资料，其年变幅约1.00 m，变幅标高值一般1.00～2.00 m。根据邻近场地的观测资料，赋存于⑦层土中的孔隙承压水水位标高一般-14.00 m左右，据长观资料及邻近水井观测资料，其年变幅约1.50 m。

1.4 场地地基土的构成及特征

据钻探揭露，勘察深度范围内地基土除表层杂填土外，其余主要由粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉土、粉质粘土、含砂粉质粘土、含圆砾粉质粘土、卵石土、强风化泥质砂岩及中风化泥质砂岩等组成。经勘察，场地47 m以浅深度内大致可分为14个工程地质(亚)层。

2 场地稳定性和适宜性评价

根据溧阳地区区域地质资料及勘察成果，拟建场地不存在全新活动断层，不存在影响场地稳定性的岩溶、滑坡、地震液化、潜蚀等不良地质作用，故场地稳定性好，适宜进行本工程的建设。

2.1 场地环境分析

根据现场勘查结果，拟建场地北侧为现状河道，距离建筑物边线距离约50 m；东侧为城东大道，道路边线距离地下室最小距离约50 m，南侧为在建道路，道路边线距离地下车库局最小距离约15 m。西侧为东泰路，道路边线距离地下车库最小距离约18 m。场地周边现状道路下各类市政管线密集。

2.2 地基土分析与评价

本次勘察深度范围内地地基土除表层杂填土外，其余主要由粘土、粉质粘土夹粉土、粉质粘土、含砂粉质粘土、含圆砾粉质粘土、卵石土、强风化泥质砂岩及中风化泥质砂岩等组成。。根据建筑物的荷载及结构特点，对可供选择的基础持力层及其它主要地层分述如下：

①层杂填土，全区分布，结构松软，工程性能差，宜挖除；

②-1层淤泥质粉质粘土，局部分布，高压缩性，低强度，工程性能差；

②-2层粉质粘土夹粉土，局部分布，中压缩性，中等强度，工程性能一般；

③-1层粘土，局部缺失，中压缩性，中等强度，工程性能好，可考虑作为多层建筑天然地基基础持力层；

③-2层粉质粘土夹粉土，局部缺失，中压缩性，中等强度，工程性能一般；

③-3层粉质粘土，局部缺失，中压缩性，中等强度，工程性能一般；

④-1层粉质粘土夹粉土，局部缺失，中压缩性，中等强度，工程性能一般；

④-2层粉质粘土，全区分布，高压缩性，低强度，工程性能较差；

⑤-1层粘土，全区分布，中压缩性，中等强度，工程性能好；

⑤-2层粉质粘土，全区分布，中压缩性，中等强度，工程性能较好；

⑥层粘土，局部缺失，中压缩性，中等强度，工程性能好；

⑦-1层含砂粉质粘土，全区分布，中等压缩性中等强度，工程性能较好；

⑦-2层含圆砾粉质粘土，全区分布，具中等压缩性，中等强度，工程性能好；

⑧层卵石土，全区分布，具中等压缩性，中等强度，工程性能好；

⑨-1层强风化泥质砂岩，全区分布，为极软岩类，岩体完整程度属较破碎，，属极低强度岩石地基，工程性能好；

⑨-2层中风化泥质砂岩，全区分布，为极软岩类，岩体完整程度属较完整，属极低强度岩石地基，工程性能好。

2.3 天然地基处理方案分析

场地浅部分布的③-1层粘土工程性质较好，可用作销售中心和大门天然地基基础持力层，局部落深处可采用素混凝土回填至设计标高。 基础持力层属同一地质单元，持力层底面或相邻基底标高的坡度小于10%，持力层及下卧层在基础宽度方向上厚度差值小于0.05b，故属均匀性地基。高层住宅荷载较大，天然地基不满足承载力要求，应采用桩基础。

3 桩基础方案分析及计算评价

拟建场地局部有明塘分布，勘探期间河塘水深约0.5～1.0m。根据本工程的结构荷载特点，结合勘探资料，本工程拟建的高层住宅层数14F～22F，上部荷载较大，建议采用桩基础，桩型可采用预应力混凝土管桩或钻孔灌注桩，视设计需要可以⑥层黏土、⑦-1层含砂粉质粘土、⑦-2含圆砾粉质粘土或⑧层卵石土作桩基础桩端持力层。纯地下车库采用抗拔桩，桩型可采用钻孔灌注桩或预制方桩，桩端建议进入⑤-2层粉质粘土，具体可根据抗拔承载力的要求计算确定。

3.1 桩基础方案比选

根据溧阳地区设计施工经验，桩基一般采用预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩。不同桩型比较分析如表1所示。

表1 不同桩型比较分析

3.2 桩基础设计参数

结合本地区的经验，本项目桩基的桩型可选用预应力混凝土管桩或钻孔灌注桩。据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)结合地区实践提供桩基设计参数，见表2。

表2 桩基设计参数表

3.3 单桩承载力估算

结合本地区的经验，本项目高层住宅桩基的桩型根据建筑物荷载大小可分别选用预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩。单桩承载力应根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)第5.3.5条单桩竖向极限承载力估算公式进行估算。以桩径Φ700的灌注桩桩径Φ600和的预制桩为例，根据钻孔土层及建议的建筑物桩基持力层估算单桩承载力如表3所示。

表3 单桩竖向极限承载力估算表

3.4 桩基础变形验算

桩基沉降估算按《建筑地地基基础设计规范》(GB50007-2011)规范附录R进行，采用实体深基础的方法，根据附录R.0.2单向压缩分层总和法，利用《建筑地地基基础设计规范》规范第5.3.5条～第5.3.8条有关公式计算，公式中附加压力为桩底平面处的附加压力，实体基础的支承面积按图R.0.3(a)模式采用，φ值系采用各钻孔桩长范围内各土层φ值按土层厚度加权平均值。

式中：S为桩基最终计算沉降量(mm)；n为桩端平面以下压缩层范围内土层总数；Esi为桩端平面下第i个分层土的压缩模量(MPa)；Ψs为桩基沉降计算经验系数，按表R.0.3采用。

4 桩基础施工工艺控制要点分析

4.1 预制桩施工

预制桩施工时，沉桩至⑤-2层粉质黏土时可能会有较大阻力，为了能顺利沉桩，减少发生断桩或截桩现象，参考本地区类似工程经验，宜在桩机进场前，对场地内河塘进行抽水、清淤，填土压实处理，表层铺垫小块建筑垃圾；管桩桩端设置开口型桩箍(省标A型)，必要时需进行引孔作业，以确保桩端刺入密砂后的完整性及完善导向功能；沉桩至桩端标高时注意结合地区经验进行复压，以减少桩身上浮；应先行静载试桩，确准单桩承载力，并通过试沉桩了解沉桩施工参数及确定需要那些沉桩措施。应选用具有较大压桩能力的沉桩机械以及与抗压强度匹配的优质桩基，建议选用壁厚不小于125 mm的PHC桩并采用配载不小于600 T的压桩机进行施工。

沉桩造成的挤土效应会对周边环境造成一定的影响。施工中应控制群桩沉桩速率并采取合理的施工顺序，大范围开工时，宜先“桩基”后“浅基”，先“深基”后“浅基”，先 “长桩”后“短桩”。对于重要保护设施，必要情况下在其影响一侧设置应力释放隔离带；对于浅埋管线，可采用挖沟防护。

4.2 钻孔灌注桩

钻孔灌注桩由于施工工期长，施工时应注意如下事项：施工前应选用合理的机械型号及相应的辅助设备；场地内分布有含砂粉质粘土和含圆砾粉质黏土，穿过此段时可能会发生塌孔，应采取相应的成孔工艺及护壁措施，严格按规范及设计要求控制孔底沉渣厚度；场地内地下水对桩基施工有一定影响，成孔过程中，注意泥浆比重变化，及时调整。

灌注桩施工过程中如泥浆的处理方法不当，会破坏周围环境，建议加强泥浆处理过程的管理和监督，确保各项环境污染防治措施的有效落实，有效预防灌注桩施工中泥浆对环境造成的影响。

5 结语

通过对溧阳市某高层建筑施工场地稳定性和适宜性进行评价，对天然地基处理方案进行分析，由于高层住宅荷载较大，天然地基不满足承载力要求，建议采用合适的沉桩工艺—桩基础。根据溧阳地区设计施工经验，桩基一般采用预应力混凝土管桩和钻孔灌注桩。桩基施工过程中应严格按照有关规范要求执行，而对于单桩承载力的最终确定，应以试桩的检测报告为准，试桩数量不应少于3根。桩长、桩径应根据上部荷载而定。施工过程中要注意预制桩和钻孔灌注桩施工工艺控制要点，减少沉桩造成的挤土效应对周边环境造成的影响，并有效预防灌注桩施工中泥浆对环境造成的影响。加强泥浆处理过程的管理和监督，确保各项环境污染防治措施落实到位。