浅谈岩土工程勘察中桩基础选择类型及其考虑因素

黄伟

安徽建筑大学勘测设计研究院有限公司 安徽合肥 230022

1 桩基的对比分析与选择

1.1 桩基

该工程拟建的炉渣冶炼、烟化炉吹炼、闪速熔炼炉竖炉烟气除尘、闪速熔炼炉电炉烟气除尘、烟化炉烟气除尘和熔炼炉余热车间的垂直负荷较大，最大柱负荷为15000KN，最小柱负荷为2500KN。受风荷载等因素影响，水平力也较大，宜采用冲孔(钻孔)桩、旋挖桩或静压桩。布置桩时，除了单桩竖向承载力较高外，还应考虑桩和各构件荷载差异较大的建(构)筑物的水平荷载要求。在选择桩基持力层时，不仅要考虑单桩竖向承载力满足设计排桩要求，还要考虑拟建建筑物总沉降和附属设施间差异沉降的控制。桩基持力层的选择应同时满足以下条件：①单桩竖向承载力应满足设计排桩要求；②基础沉降和沉降差应符合规范和设计要求；③静压桩的深度应充分发挥桩体的结构强度；④考虑抗震要求，同一结构单元的基础应采用相同的桩长或桩长相差不太大[1]。

1.2 桩筏基础

根据本次勘察揭示的地层情况，拟建的炉渣冶炼、烟化炉吹炼、闪速熔炼炉竖炉烟气除尘、闪速熔炼炉电炉烟气除尘、烟化炉烟气除尘和熔炼炉余热车间的基础设计也可考虑桩基(夯扩桩、沉管灌注桩和长螺旋钻孔灌注桩)+筏形基础。采用桩筏基础时应注意：由于场地岩溶发育强烈，局部暴露出软塑粉质粘土层，设计时应给予足够的重视。建议进行详细的专项岩溶调查，对场地内的岩溶采取“勘察、预防、治理”的一体化设计和运行方案，进行有效的治理。

1.3 桩基条件分析

拟建场地为裸露的丘状地貌，由前期厂房施工开挖回填。现状是渣场和标准车间。原厂房拆除后，场地开阔，地形相对平坦。勘察现场周边主要为厂区道路，方便大型机械设备进出。但场地内人工填土分布广泛，厚度较厚，地基强度较低。场地上部土层为第四系人工填土层和坡残积粉质粘土层，下伏基岩为中风化和弱风化灰岩，局部为强风化砂岩。岩体相对破碎完整，岩层埋深中等。根据场地地层结构、各土层工程地质特征及场地周边环境条件，结合拟建工程的上部荷载要求，本工程采用桩基础和桩筏基础是可行的[2]。拟建场地成桩条件良好，适合桩基（如预制桩、钻孔灌注桩、旋挖桩、沉管灌注桩、长螺旋钻孔灌注桩等）。采用钢筋混凝土预制管桩具有速度快、环境污染小、质量有保证、生产成本较低的优点。缺点是在饱和粘性土中会产生挤土效应，大石块(混凝土块)在填土中不易渗透，岩石表面的斜坡容易导致断桩等质量问题。如果确定采用预制桩，建议施工前对桩进行检测，确定其适用性，设计单桩承载力。钻孔(冲孔)桩和旋挖桩的优点是钻孔容易，可以穿过相对坚硬的土层，到达较深的桩端持力层(灰色岩层)。单桩承载力高，但缺点是造价高、污染环境、施工速度慢。

2 桩基选择应考虑的因素

2.1 地表水和地下水对桩基设计和施工的影响

由于勘察场地现状为早期人工平整，现状为渣场和标准厂房，场地附近地表水主要为场地周围季节性场地排水沟，可在施工前排至场外，地表水对拟建项目施工影响不大。地下水流向与地形坡度方向基本一致，地下水总体径流方向由西北向东南移动。地下水主要为第四系松散土层中的孔隙水和岩层中的岩溶裂隙水。本次桩基施工中，建议采用中风化或弱风化石灰岩作为桩基持力层。第四系土层富水性差，水动力条件一般，第四系孔隙水对桩的侧摩阻力和端摩阻力影响不大。另外，场地基岩为石灰岩，溶洞发育，溶洞裂隙水复杂多变，对场地和拟建工程影响较大，对拟建建(构)筑物桩基设计和施工会带来一定的不利影响。

2.2 特殊岩土对桩基的危害及措施建议

场地特殊岩土主要为素填土和边坡残积土。拟建场地广泛分布素填土，自重固结未完成，可对桩基产生负摩擦力；软土层会降低甚至消除桩的侧摩阻力，从而降低桩基的竖向承载力，引起建筑物的不均匀沉降，需要加强基础和承台的整体性和刚度，减小荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性。根据《建筑地基基础设计省级标准规范》(DBJ15-31-2016)第10.2.10条，考虑摩擦力对桩基承载力和沉降的影响，验算桩基承载力。

2.3 影响岩溶场地桩基的因素

（1）场地下伏石灰岩基岩面在水平和垂直方向波动较大，会对拟建建(构)筑物的桩基设计和施工带来一定的不利影响。

（2）在桩基施工中，特别是冲孔灌注桩施工中，由于施工振动和对岩溶地下水的扰动，容易发生孔口地面塌陷事故。因此，桩基施工应尽可能避免振动。当遇到软土或溶洞时，应使用钢套管保护墙体。设计中采用冲孔灌注桩时，应提前勘察，逐个查明溶洞的发育情况。当冲孔穿过岩层界面时(特别是遇到溶洞时)，冲孔作业时应根据地质情况及时调整桩锤的行程，以避免卡锤。溶洞顶板较薄时，应及时调整桩锤行程，避免可能发生的击穿事故。

（3）设计采用预制静压管桩时，由于基岩面起伏剧烈，岩石面倾斜或陡峭，容易造成桩端滑移，甚至断桩。当桩端支撑在溶洞薄顶板上时，桩基承受上部荷载时，可能发生破坏事故。因此，单桩的设计承载力不宜过高。施工前应对桩进行测试，选择合适的最终压力值。

这些是岩溶发育强烈地区基础施工风险的主要可能形式。在实际工程中，岩溶施工事故更加多样，原因可能是单一原因，也可能是多种原因的组合。当风险累积到使岩溶地基的稳定性达到一定的极限状态时，就会出现一定程度的失稳破坏，造成一定的工程事故。

3 结语

综上所述，桩基的可选类型包括预制桩、钻孔灌注桩、旋挖桩、沉管灌注桩和长螺旋灌注桩。桩基的选择主要由场地周围环境、地层条件和施工可行性决定。基础选择的原则应综合考虑工程地质和水文地质条件、上部结构类型、使用功能、荷载特性、施工技术条件和环境；要注重地方经验，因地制宜，注重概念设计，合理选择基本形式，节约资源。