工程勘察中桩基础的选型与考虑因素分析

吴正群（中建材岩土工程江苏有限公司，江苏 南京 211106）

通过在工程施工前进行岩土工程勘察，可得知工程建设场地的水文以及地质条件，为工程的设计、施工提供支持和帮助。以南京市某幼儿园新建工程为例，通过勘察得知，该地区的天然地基不足以满足建筑的荷载要求，需选用桩基础，因此为保证桩基础的承载作用能够满足荷载要求，应结合工程勘察结果，从多方面、多角度对桩基础的选型进行分析，选择合理、科学的桩基础，保证工程地基的建设质量。

1 工程概况及勘察结果

某幼儿园拟新建场地位于南京浦口科创团特路与浦云路交叉口，建筑物为3 层框架结构，包括2 层的地面主体结构以及1层的地下室，地下室主要作为车库使用，设计地坪标高6.10，开挖深度约为5.50m。

于2021年7月开展了勘察工作，进行了野外工作、室内土工试验以及岩石试验[1]，此次勘察共布置了43个勘探点[2]，其中控制性孔15个、一般性孔28个。一般性孔中标贯孔13个，合计机钻孔43个、静探孔15个，具体位置见图1所示。

图1 勘探点平面位置图

经勘察，场地内揭露的地层按照地基土的成因、物理力学性质差异[3]划分后，可划分为5个工程地质大层以及10个亚层，工程地质特性综合评述见表1。

表1 岩土体工程特性综合评述表

场地土层的分布规律，据相应规范，分别按强度指标理论计算、物理力学指标以及原位测试指标[4]确定，并结合地区经验，场地土层的分布规律、地岩土层承载力特征值及压缩模量见表2。

表2 层位数据及承载力特征值一览表

2 桩基础比较与选择分析

根据钻探资料，拟建场地内浅部普遍分布有厚度较大的填土层（1.70m～3.40m），基坑开挖后基底基本均位于②-3层淤泥质粉质黏土夹粉土～互层层上，该层为场地内的主要软弱土层，且厚度变化较大（10.00m～22.10m），且该层内分布厚度不均的易使建筑物产生较大的沉降、差异沉降，因此，场地浅部无良好的天然地基浅基础持力层，建议拟建幼儿园采用桩基础[5]。

2.1 桩基础

拟建的幼儿园地面工程为1栋2层的建筑，以及地下一层的地下室，地面建筑的预估最大单柱荷载约为3500kN、地下建筑的埋设深度约为5.5m，预估的最大柱荷载约为1500kN，地面建筑需考虑风的荷载影响产生的水平作用力，地下室建设应考虑抗浮要求，宜采用预制应力桩、钻孔灌注桩[6]，在布桩时除考虑单桩竖向承载力之外，还需考虑桩的水平荷载要求，并且地面建筑与地下室的荷重差异较大，因此桩基础持力层在选择时，应充分考虑对地面建筑、地下室沉降量的控制以及两者之间的差异沉降等因素，即应同时满足以下要求：

（1）单桩竖向承载力能够满足设计布桩的要求；

（2）建筑的基础沉降、差异沉降、地下室抗浮应满足相应规范设计要求；

（3）在充分发挥桩身结构强度的情况下控制桩基础入土的深度；

（4）采用同一种桩结构的同一栋建筑应采用相同的应力层。

根据《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ 32/J12-2005），以工程勘察中J5、J25 孔作为素材，此工程的桩基础持力层选择以及承载力特征值预估值见表3。

表3 单桩承载力特征值估算

2.2 桩基础成桩条件分析

拟建场地的地貌类型属于长江漫滩地貌单元，场地内原为农田，后经过征拆后进行整平处理，回填了部分工程废土并且浇注了混凝土对地面进行了硬化，作为临近项目的材料加工、存放区使用，地势较为平坦，场地周边的交通较为便利，易于大型机械设备的入场。拟建场地的填土层为新进回填土，夹杂少量植物根茎、建筑垃圾等，结构较为松散，地表地基强度较低，主要位于场地浅部，经施工挖除后对地基基础影响较小，场地上部土层为素填土层、粉质黏土层，下覆基岩为泥质砂岩，包含粉砂以及中粗砂混卵砾石，砂岩主要为强风化泥质砂岩，局部夹杂中分风化泥质砂岩，岩层面埋深约为50m 左右，岩体较为破碎，根据场地的地层结构、地层结构中各土层的特征以及场地周边的交通、环境条件，结合幼儿园建筑的荷载要求，本工程采用桩基础是可行的[7]。

拟建场地具有较好的成桩条件，适宜于桩基础，如预制桩、钻孔灌注桩。采用预制桩时，具有桩体质量易保证、施工材料、周期等综合成本较低，施工对于周围造成的噪音和浆液污染等较低等优点，但是预制桩会产生明显的挤土效应，进而导致邻近桩体发生偏位、断桩等现象，导致承载能力下降，并且场地②-5层局部粉砂富集、②-3A层呈局部中密状，因此在穿越时可能会存在一定难度，所以在选用预制桩时，应选用预钻孔引孔等措施，并且单桩的承载力易受桩长、桩径的控制，因此建议在施工前进行试桩，进而确定合理性以及设计单桩承载力。对比预制桩，钻孔灌注桩单桩承载力可以通过调整桩径、桩长进行控制，并且易于穿过较为坚硬的土层，达到较深的桩端持力层，但是其施工的成本较高、对环境的影响较大、成桩容易出现断桩、离析等质量问题，对于成桩的质量难以控制，且对施工工艺要求较高[8]。若采用钻孔灌注桩时，应注意软质土层成孔时的缩孔、坍空问题，控制泥浆配比的合理性、采用适当的防护结构，且该厂区的基岩为泥质砂岩，易被浸水导致软化，因此在施工时应进行试桩，做好清孔、沉渣测量和处理工作，保证单桩的承载力。

3 桩基础选择考虑因素分析

3.1 水文条件对桩基础的影响及应对措施

对桩基础产生影响的水文条件为地表水以及地下水，基于对场地的勘察，场地在整平时进行了工程废土的回填，以及浇筑了混凝土且完成了地面的硬化，临近的地表水为场地周边的积极性排水沟，主要是完成季节降水的引排，施工时做好排水沟的场外引流工作后，地表水对桩基础的影响较低。而对于场地的地下水条件，地下水的补给来源明确，复杂程度分类为中等，含水性的岩性厚度不稳定，地下水主要为孔隙潜水和微承压水，水位情况如表4所示，受季节的影响较为明显，且对于建筑混凝土结构以及钢结构具有微腐蚀性，孔隙潜水主要存于①、②层中，对于桩基施工的影响较小，而微承压水存在于③、④层中，为预制桩的持力层，结合预制桩的引穿措施，在钻孔施工时，易发生桩孔涌水现象，影响孔壁的稳定以及浇注混凝土的质量，因此，在施工时应做泥浆护壁工作[9]，并且抬高护筒的标高，使孔内的液面保持高于承压水的水头，进而消减承压水的危害，必要时可设置减压井。

表4 地下水信息表

3.2 特殊性岩土层对桩基的影响及应对措施

本工程场地的特殊性岩土层主要为素填土、软土混合土、风化等，素填土为人工填土，工程性质极差，会产生地基变形过大的风险，且开挖时稳定性差易导致基坑开挖施工时坑壁坍塌风险，会产生地基变形过大的风险。软土混合土层普遍分布于拟建场地基底，该土层的特点为强度低、压缩性高，因此，在桩基施工时会导致缩径等问题的发生，从而会导致单桩承载力下降，桩身质量出现问题，进而满足不了设计需求。根据勘察结果可知，土层④为中粗砂混卵砾石层属于混合土，当使用预制桩时，存在施工时难以穿越该层土的现象，并且使用钻孔灌注桩时，当进行施工穿越土层时，可能会产生漏浆的现象，导致钻进过程受阻，在施工过程中孔壁较易发生坍塌。钻孔灌注桩的持力层为⑤层，该层属于风化岩，含有泥质砂岩，易被浸水软化，封底不及时也会影响桩基础的承载力。因此，为避免特殊岩土层对桩基的影响，应结合不同土层的性质进行分层开挖，合理控制开挖厚度，当开挖施工以及开挖工作进行到底板附近的标高时，该阶段应采用人工开挖的方式，防止场地基地的土层被扰动，并且应及时浇筑垫层，防止岩土层土体浸水发生软化，在桩基础施工应在桩孔的洞口设置钢护筒进行保护，并控制钻进的速度，采用合理的优质泥浆、泥浆配比[10]，防止塌孔现象的产生，并及时地进行沉渣清理、封底工作。在进行混凝土浇筑施工时，采用合理的工艺消除混凝土对施工的不利影响，保证桩基础的成桩质量，进而保证桩基础的承载力满足设计及使用要求。

4 结语

综上，以幼儿园的勘察作为工程实例，经分析该场地的天然地基不满足荷载要求，应选桩基础，桩基础的可选类型为预制桩、钻孔灌注桩，桩基础选型时应根据场地周边的环境、地层条件以及施工可行性等方面对成桩的条件进行判断，并且应充分考虑建筑荷载、水文地质、施工条件等因素，合理选择桩基形式，保证桩基质量以及桩基承载力，从而保证桩基础满足工程建设需求。