浅谈杂厚填土层的桩基选型

杨春森

（武夷学院后勤处，福建武夷山354300）

浅谈杂厚填土层的桩基选型

杨春森

（武夷学院后勤处，福建武夷山354300）

探讨如何从安全性、合理性及经济性三个方面进行杂厚填土层的桩基选型，首先介绍桩基选型的几个基本要素，即桩基类型、影响桩基选型的因素及桩型选择原则，其次结合实际案例进行分析，提出了较好的桩基优化过程模式为：地勘单位建议→设计单位建议→专家意见→建设单位组织反复论证→桩型最终确定，最后证明案例科学的选型带来了良好的经济效益；研究表明在地质条件特定下有多种桩基方案可以满足建筑物的使用功能需求时，只要在安全、合理框架下对桩基施工地区经验、施工的可靠性及经济性等方面进行多方案比较，优选桩型将取得良好的经济效益。

桩基选型；影响因素；优选过程

桩基工程作为建筑主体的一个重要分部分项，不仅在造价上占据了较大比重，而且在施工期上也占据较长时间，科学合理的桩基选型，可以起到提高工程实体质量、缩短工程建设工期和节约工程建设成本的作用，将为工程建设带来可观的经济效益和社会效益。

随着科学技术的不断发展，各种桩基工程的新理论、新技术、新材料在建设中进行了实践应用，为桩基选型提供了更多的选择空间，但桩基种类过于繁多，该如何最优选择将成为我们必须思考的现实问题，本文希望通过对桩基选型的案例研究，为工程建设的各方主体在安全性、合理性及经济性条件下如何桩基优选提供一些有益参考。

1 桩基类型概述

桩基按桩身材料分可以分为木桩、混凝土桩、钢桩及组合桩等；按承载力性状可分为纯摩擦桩、端承摩擦桩、端承桩与摩擦端承桩；按成桩方法可分为预制桩、灌注桩和搅拌桩；按桩的使用功能可分为水平受荷桩、竖向抗压桩、抗拔桩和复合受荷桩；按桩径大小可分为小直径桩、中等直径桩和大直径桩；还可以桩对地基的影响程度、桩的横截面、插入状态、承台位置及端部形状等进行分类[1]。

混凝土桩具有刚度大、承载力高、坚固耐用、能承受较大荷载的特点，在中国的现代化建设中得到广泛的应用。本文主要研究其在福建地区常见三种桩型的选择，即冲（钻）孔灌注桩、预制桩（静压预应力管桩）及人工挖孔灌注桩。

1.1 冲（钻）孔灌注桩

通过冲（钻）孔机械冲（钻）出桩孔，在桩孔中吊放钢筋笼后再浇筑混凝土而成的桩。根据成孔方法可分为泥浆护壁成孔和干作业成孔及全套管护壁成孔。具有不受地下水的影响，穿透力强、易达到预定的持力层，桩长、桩径可灵活调整等优点；缺点为施工时有噪音，存在泥浆排放和沉渣控制问题，桩身质量不易控制，施工过程中可能存在缩径、离析等质量事故，影响单桩承载力；适用于砂层、土层、卵砾石及岩层等不同地质情况。

1.2 预制桩（静压预应力管桩）

通过静压方式的压桩机械，将采用先张法预应力工艺和离心成型方法制成的一种空心圆柱型预制预应力高强混凝土管桩压入土层而成的桩。具有单桩承载力高，穿透能力较强，施工过程无噪声、无振动、质量易于控制，工期短、造价适中等优点；缺点为存在挤土效应问题，应考虑该桩基施工对邻近的已建建筑物、道路及已施工的相邻的桩造成的影响；适用于人工素填上、淤泥质土、粘性土、粉质粘土、密实的砂层及强风化层等土层[2]。

1.3 人工挖孔灌注桩

通过人工方式挖掘出桩孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。出于施工过程中的安全考虑，人工挖孔桩施工时应采取合理的护壁措施以防止孔壁坍塌和流砂现象发生造成的安全事故，通常采用钢筋混凝土护壁。具有施工操作简便，质量易于控制，施工无噪声、无污染、无挤土效应，对周围环境影响较小，且对成孔桩径、垂直度、持力土层和桩侧土层情况可直接检查，造价比较低等优点；缺点为工人劳动强度大，施工作业条件差，容易发生安全事故，采取的降排水措施，容易引起附近地面的沉降；适用于无地下水或地下水较少的粘土，粉质粘土，含少量的砂、砂卵石的粘性土层。

2 影响桩型选择的因素

桩型的选择需要综合考虑建筑结构类型、荷载性质与大小、工程地质和水文条件、施工对周围环境的影响、施工场地和设备的制约、当地桩基施工经验与制桩材料供应条件、造价和工期要求、施工安全等等因素[3]。

3 桩型选择原则[4]

经济合理、安全适用是桩型选择的基本原则。

4 工程案例分析

4.1 工程概况

武夷学院24#、25#学生公寓工程，设计六层，无地下室，由24#、25#学生公寓楼及连廊组成，框架结构，占地面积为1833.9m2，建筑面积为8848.4m2，场地位于武夷山市武夷学院校区内西南侧，北侧为空地；南侧为22#、23#学生公寓（已建）；西侧为战备路，东侧为空地（规划培训中心）。本工程重要性等级为二级，场地复杂程度等级为二级，地基复杂程度等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级，地基基础设计等级为乙级。

4.2 工程地质和水文条件

4.2.1 建筑场地地形地貌

拟建场地为山坡地和田地，现已回填平整，地势较平坦、开阔，属剥蚀残丘地貌。

4.2.2 各岩土层结构特征及分布情况

自上而下划分为六层，各岩土层具体特征描述如下：

(1)素填土：主要以粘性土、碎石及块石回填为主，含少量建筑垃圾等，硬质含量约20%～30%，堆填年限为近期堆填，本层分布于整个场地，层厚3.60～7.10m。

(2)粉质粘土：主要为粘性土，含砾石约10～15%，大部分地段均有分布，层厚为1.10～2.40m。

(3)砂砾岩残积粘性土：主要由粘性土组成。本层分布于整个场地，层厚0.60～2.20m。

(4)全风化砂砾岩：砂砾岩结构、散体状构造，岩芯呈砂土状，为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。本层分布于整个场地，厚度为1.30～4.70m。

(5)-1砂土状强风化砂砾岩：砂砾岩结构、散体状构造，岩芯呈砂土状夹碎裂散体状，岩体极破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为V级。本层分布于整个场地，厚度为3.50～7.10m。-2碎块状强风化砂砾岩：砂砾岩结构、块状构造，岩芯呈碎块状，属软岩，岩体基本质量等级为V级。本层分布于整个场地，厚度为1.50～3.50m。

(6)中风化砂砾岩：砂砾岩结构、块状构造，岩芯呈短柱状和碎块状，属较硬岩，岩体完整程度为较破碎较完整，岩体基本质量等级为IV。本层整个场地均有揭露，揭露厚度为3.20～6.20m。

4.2.3 地下水情况

勘察初见水位埋深在2.10～3.80m，稳定水位埋深为1.60～3.30m。场地内上部的素填土存在潜水，其富水性一般，透水性较好，直接受大气降水、地表水、生活用水的补给，富水性受季节性变化影响明显，水位动态变化大，水量一般，但不排除局部富水。此外还接受大气降水及地下水侧向迳流补给，并通过蒸发及地下侧向迳流等方式排泄，受地表水影响较大。残积土富水性及透水性较差，为弱透水层。场地内风化岩中的基岩裂隙水、水力联系密切，其水量大小及渗透情况受基岩裂隙发育情况、裂隙的连通性及裂隙面特征影响有关。基岩风化差异显著，水量分布不均，富水性一般，但不排除局部水量较大，施工时应注意。基岩裂隙水主要受相邻含水层侧向及垂直补给，侧向排泄。地下水类型为潜水类型。受大气降水、地表水的影响呈季节性升降，近3～5a水位变化幅度约1.0～2.0m。场地内地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性，对地下钢结构具弱腐蚀性。场地内地基土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

4.3 岩土工程评价与分析

4.3.1 岩土体评述与持力层选择

本场地岩土层力学性能评述如下：

(1)素填土：呈松散状，工程性能差，不宜作为拟建物的基础持力层。

(2)粉质粘土：承载力特征值为150kPa，属中等压缩性土层，厚度较小，分布不均匀，且埋藏较深，不宜作为拟建物的基础持力层。

(3)砂砾岩残积粘性土：承载力特征值为180kPa，属中等压缩性土层，工程性能尚好，分布不均匀，且埋藏较深，不宜作为拟建物的基础持力层。

(4)全风化砂砾岩：承载力特征值为260kPa，厚度一般，工程性能一般，分布较均匀，但单桩承载力低，不宜作为基础持力层。

(5)-1砂土状强风化砂砾岩：承载力特征值为350kPa，工程性能较好，分布较均匀，可作为拟建物的桩基础持力层。-2碎块状强风化砂砾岩：承载力特征值为500kPa，工程性能较好，厚度较大，可作为拟建物的桩基础持力层。

(6)中风化砂砾岩：承载力特征值为1500kPa，强度高，成份均匀，厚度大,工程性能好，可作为拟建物的桩基础持力层。

4.3.2 地基稳定性与均匀性评价

拟建场地周边地形较开阔，不存在其它如滑坡、崩塌及泥石流等影响场地地基稳定性的不良地质作用，据地面调查及钻探结果显示，场地内及附近未发现其他人为地下工程及大面积开采地下水的活动，不会产生地面塌陷；未发现有隐伏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的地下埋藏物或构筑物，对于拟作基础持力层或桩端持力层及其影响深度范围内的岩土层中，未发现有地下洞穴、临空面、破碎岩体及软弱夹层等，地基稳定性较好。场地岩土层分布相对稳定，但场地分布的岩土层层面标高变化较大，评定拟建工程地基均匀性较差。

4.4 桩基优选过程

4.4.1 地勘单位建议

拟建物对差异沉降较敏感，场地浅部土层承载低，工程性能较差，浅部各土层在强度与变形等方面较难满足上部结构的要求，因此拟建物不具备采用天然地基浅基础的条件，故宜采用桩基础。

根据拟建场地工程地质条件，拟建物的结构特征、荷载情况及当地建筑经验，并对成桩可行性、基础施工对周围环境的影响和地下水对桩基施工的影响进行详细分析，认为拟建物基础类型可采用人工挖孔灌注桩、冲（钻）孔灌注桩或预应力管桩：若采用人工挖孔灌注桩或预应力管桩或可选用⑤-1砂土状强风化砂砾作为桩基持力层，若采用冲（钻）孔灌注桩可选用⑥中风化砂砾岩作为桩基持力层，桩端全断面应进入持力层1D以上，承台埋深约1.50m，设计时应确保相邻基础的埋深及变形满足规范要求。

4.4.2 设计单位建议

通过对地勘报告分析，桩径500mm桩长10m左右的预应力管桩，选择⑤-1砂土状强风化砂砾岩作持力层即可基本满足建筑物的单桩承载力要求，而满足同样单桩承载力要求，选择⑤-1砂土状强风化砂砾岩作持力层的人工挖孔桩需要桩径800mm桩长10m左右，选择⑤-2碎块状强风化砂砾岩作持力层冲（钻）孔桩需要桩径700mm桩长16m左右，考虑冲（钻）孔桩通常需要泥浆护壁,而人工挖孔桩又需要降排水措施,不利于现场施工控制，在基坑开挖后施工桩长显得较短,施工工期将会拉长，且预应力管桩承载力设计值要高于同桩径的冲（钻）孔灌注桩和人工挖孔灌注桩，单位承载力造价最便宜，[5]所以建议采用静压预应力管桩的基础型式。

4.4.3 专家意见

根据上部建筑物荷载特点,结合周边环境及岩土层分布条件,设计采用静压预应力管桩的基础型式基本合理可行，以⑤-1砂土状强风化砂砾岩作为拟建物持力层时，该层上覆的填土中存在的粒径较大的碎块石及全风化砂砾岩，可能将成为沉桩时的阻抗层，需要采取引孔措施，同时考虑武夷山市不具备预应力管桩材料的供应条件及经验不足，其他摊销成本也将大大增加；人工挖孔桩虽具有施工无噪声、无污染、无挤土效应、质量易于控制及造价低等优点。但场地内存在残积土及风化岩遇水易软化、崩解，极易产生孔壁坍塌、流泥（砂）等现象、基础施工时不易成桩；因此建议采用技术比较先进、承载较好的旋挖成孔灌注桩基础型式。

4.4.4 桩基方案讨论确定

经过了建设单位组织的几次会议讨论,设计院最后做以下基础设计方案,采用旋挖成孔灌注桩基础型式，两栋楼共布桩156根，设计桩径700 mm，设计桩长14～18m，以⑤-2碎块状强风化砂砾岩为持力层，单桩竖向承载力特征值1.75×103N。

5 结语

经过了地勘单位、设计单位、专家、建设单位大量的论证工作,最后确定采用了旋挖成孔灌注桩的基础型式。最后桩基工程经检测合格,施工质量较好。因此在地质条件特定下有多种桩基方案可以满足建筑物的使用功能需求时，只要在安全、合理框架下对桩基施工地区经验、施工的可靠性及经济性等多方面进行多方案比较，优先桩型将取得良好的经济效益。

[1]陈凡，徐天平，陈久照,等.基桩质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2014：7.

[2]陈天丰.静压预应力混凝土管桩施工质量控制和常见问题处理［J］.福建建筑，2006(2):100-103

[3]陈凡，徐天平，陈久照,等.基桩质量检测技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2014:7.

[4]李寓，薛文碧.建筑桩基础工程便携手册[M].北京：机械工业出版社，2002:4.

[5]聂荣君.浅析预应力管桩的优缺点［J］.治淮，2003(7):33.

（责任编辑：叶丽娜）

Introduction to Miscellaneous Fill Thick Soil Pile Foundation Type Selection

YANG Chunsen
(Logistics Department,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300)

Discusses how to from the aspects of safety,rationality and economy of three thick miscellaneous fill soil pile foundation of selection,First introduces pile foundation selection of a few basic elements,The pile foundation types and the influencing factors on the selection of pile foundation and pile type selection principle;The pile foundation types and the influencing factors on the selection of pile foundation and pile type selection principle,Good pile foundation optimization model is proposed:geological exploration units to design unit recommendation to expert advice to the construction unit group repeated proof eventually determine pile type,finally proved cases scientific selection has brought good economic benefit;Research shows that there is many kinds of pile foundation under the geological conditions of a specific scheme can meet the demand of building use function,as long as in the pile foundation construction in the framework of safety and reasonable experience,reliability and economy of construction schemes comparison,selection of pile type will achieve good economic benefits.

foundation selection;influencing factors;optimization process

U445，551

A

1674－2109(2016)09－0069－04

2016-05-15

杨春森（1981-），男，汉族，工程师，主要从事施工管理的研究。