复杂地质条件下某项目基础工程分析

黄伟元

厦门市万科企业有限公司，福建 厦门 361016

0 前言

据勘察资料，初步判定场地内土层分布如下：杂填土、淤泥、淤泥夹砂（为软弱土）、粉质粘土、中砂、粗砂、卵石、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、砂土状强风化花岗岩；碎块状强风化花岗及中风化花岗岩；山体附近钻孔土层中的孤石揭示率38%，淤泥层厚0～25m 不等，地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下及干湿交替条件下具微腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，本工程除部分楼栋及区域有孤石需采用冲孔灌注桩外，其余采用预制桩施工。本项目规划出让条件含交付时间限制，基础工程工期管控尤为重要，基础工程前期决策因素如下：

（1）本项目淤泥较厚，塔楼采用大直径预应力混凝土管桩和大截面空心方桩均不满足《福建省建筑结构设计若干规定》（2013 年1 月1 日颁布实施）的相关条文，如需采用则需进行地基处理，对工期影响较大。

（2）根据公司实际项目桩基经验决定放弃普通方桩（主因为某实例项目采用普通方桩时，因成桩工艺品控问题导致试桩时暴桩率较高，且价格也较高），故本工程主楼决定采用预应力混凝土实心方桩（L13SG410），（下称预应力方桩）［1］。

（3）根据地块周圈项目（相同地质）纯地下室的走访及了解，纯地下室采用预应力管桩的在土方开挖过程导致断桩的概率大［2］，开挖后处理难度极大（采用套筒人挖灌注桩接桩），为方便场地管控、桩基质量及进度需求决定同样采用预应力方桩［3］。

1 本项目桩基工程要点

（1）本工程场地地质情况变化较大，根据勘察资料，设计院选取若干有代表性孔位，采用450mm×450mm 边长的预应力方桩（桩身强度为C60），以卵石层或残积状强风化作为持力层，据《建筑桩基基础规范》公式5.3.3-1 进行桩基承载力特征值计算为1400～1600kN（取1400 kN，已扣除负摩擦力约200kN），经过估算单栋楼预应力方桩约需245 根，据地勘参数计算所得承载力特征值与预应力方桩（450mm×450mm）允许承载力特征值（2681kN）相差较大，承载力利用率低，经济性较差，对工期也有较大影响，故决定采用试桩对桩基承载力特征值进行修正，结合前期方桩承载力取的较高的其余项目造成试桩暴桩的经验，为确保首开南区地块楼栋工程的顺利，确定试桩最大特征值2400kN，试桩点位均选取地勘资料最不利孔位，经过现场试打桩、完整性检测及静载试验，所有试桩成功，设计最终使用承载力特征值为2200 kN，实际设计布桩使用为1900kN（扣负摩擦力及空孔摩擦力），据修正后单栋楼布桩数为185～195 之间，主楼桩基工程因试桩使得基础成本约节省80%、工期节省约20%。

（2）本工程场地地质复杂多变，常规地勘孔位布置间距约为20～25m 布设，导致部分靠近山体边上的孔位仅揭示为含有零星孤石，南区纯地下室区域桩基设计采用预应力方桩，抗压兼抗拔进行送审，纯地下室桩基施工靠近山体时，出现方桩施工入土两三米便暴桩及桩倾斜等情况，出现此情况后立即停止该区域施工，对靠近山体纯地下室单柱下进行施工勘察（约2000m2），主要探明方桩进入持力层前是否有孤石影响方桩沉桩，如遇孤石则变更修改为灌注桩，无孤石的柱位继续施工预应力方桩，为确保经济性、补勘速度及准确性，仅勘察柱位下是否含有孤石、底板标高以下如遇孤石或中风化花岗岩则进入1m 即停止勘察，根据最终补充勘察，地下室底板标高均残积砂质粘性土、中风化孤石，底板标高以上横卧连续孤石或石板，厚0～5m 不等，采用前期商定的灌注桩将导致桩基础工程验收、土石方开挖滞后，整体工期较延长等风险，综合考虑采用筏板基础+抗浮锚杆的形式，不同结构形式之间的纯地下室结构梁板采用沉降后浇带进行处理，因抗拔锚杆工程可在地下室垫层完成后施工，并与地下室底板分期施工穿插完成，对工期影响较小，本次补充勘察修改不但确保了南区首开工期，扣除补勘费用仍然节约了数十万的基础工程成本。

（3）本工程基坑支护工程周圈主要为SMW 工法连续墙+锚索+被动区加固（三轴搅拌桩），其中被动区加固区域典型尺寸为5m（宽）×7m（深），周圈地下室1～2 排的柱位的预应力方桩必须穿透基坑被动区加固范围，根据施工工序应该先施工三轴搅拌桩被动区，再施工预应力方桩，尽管前期已对施工单位进行细致交底，被动区域的预应力方桩需跟着被动加固区处理后一周内完成桩基础施工，但因现场场地原因等仍出现施工无法顺畅连续衔接，导致部分被动区因硬化时间较旧，无法采用静压设备成桩的问题，但采用液压锤击设备则均能正常成桩，项目出现此问题后凡是被动区加固范围内的桩均采用液压锤击进行成桩。

（4）随着南区首开工程图纸的测算，桩基成本超成本测算，需要对桩基础进行优化（提高单桩承载力特征值）。方法一：采用更大截面预应力方桩提升单桩承载力，图集L13SG410中尚有500mm×500mm～600mm×600mm 桩型可选，极限承载能力特征值为3310kN（设计布桩取值2800kN）及4767kN（设计布桩取值4200kN），相对450mm×450m 桩型2681 kN（设计布桩取值1900kN）提升分别为1.47 倍、2.2 倍，对应节省方桩数量约为30%及55%，对于北区地块的基础工程均有较大经济性及工期优势，但据桩厂市场考察，具备该桩型号生产的目前在福建省内仅福建建华管桩有限公司，且该厂家大部分方桩模具均为450mm×450m 规格，500mm×500mm～600mm×600mm 规格模具数量极小，生产规模无法满足本工程进度的供应需求。方法二：因为方法一市场不允许，据南区已进行的实际工程桩静载试验（试验终压力为4550 kN），所有静载试验检测桩基沉降量均为1～2cm 之间，地基土对于桩的支撑超预期，决定北区基础设计时将设计承载力特征值提升至2400 kN（实际布桩承载力特征值为2100 kN），相校南区同单体主楼约节省桩数为10%，根据后期静载试验均能满足验收规范要求，据成本测算，北区在修改桩基承载力后节省成本约300 万元，同时节省了工期。

2 本项目桩基工程总结

通过本复杂地下室下基础工程的系统复盘，总结几点工程经验如下：

（1）本工程试桩按非破坏性进行，主要担心试桩接近极限值导致试桩失败，从本工程及前期工程实例经验，无论采用液压锤击成桩或静压设备成桩均可取接近极限特征值（如450mm×450mm 取2600kN）本工程取值2400 kN 进行试桩相对保守。

当详勘揭露部分地质变化较为剧烈时，应该提前介入对该区域进行补充勘探，为基础形式的准确定型提前提供可靠参考，而不是按上限间距进行详勘。

（2）预应力方桩在土方开挖过程中的防断桩能力较高强预应力管桩有较大优势，主要体现在接头处理上，方桩端口板除了一圈围焊外，外加四根L 角钢进行加固连接。根据本工程土方开挖结果，未发现斜桩断桩，故在淤泥土较厚地质情况下使用方桩有较大优势。

（3）本工程相同建筑单体（常规两梯四户户型）采用预应力方桩基础相较采用灌注桩基础的，成本更优，单栋约节省100～120 万元；工期更省，单栋工期节省约为20 天。

（4）当基坑支护存在被动加固区，需要各工序紧密衔接时，建议基坑支护单位与桩基单位为同一家施工单位施工，可减少现场管理难度，促进各工序衔接确保桩基工程的可靠性。

3 结束语

桩基工程是房屋建造工程的重要组成部分，工程管理人员应加强对桩基工程的管控能力，在当前地产开发贷日均利息动辄几十万的市场条件下，如何快速、经济及安全的完成桩基工程的监督和管理已成为设计、工程管理人员迫切需要提升的能力之一。