例析填土地区桩基础选型

1. 引言

四川是典型的丘陵地貌，新近的建设用地很多都是以前城市建设过程中的弃土场，这就造成了大量工程的拟建场地山体开挖整平后部分为填方区，回填土较厚，且厚度变化较大。而新近回填土一般较松散，欠固结，承载力低，不能作为拟建物基础持力层，故一般均采用桩基础。

桩基础这种基础形式从人类的新石器时代就已经出现了雏形，经过几千年的发展，如今，桩的型式非常多，具体工程选择什么样的桩型不仅涉及到基础和主体结构的安全，还与工期、成本和环境等息息相关。

本文通过两个桩基础选型实例阐述填土地区在桩基础选型中应注意的问题，可供类似工程参考。

2. 填土超深场地的桩基础选型 2.1 工程概况

某工程位于宜宾市临港经济开发区，由22栋14～32层的高层建筑及1层大底盘地下室组成。

拟建场地地貌单元属长江北岸丘陵冲沟剥蚀地貌，场地内原始地形起伏较大，标高介于334.62～353.34m之间，高差18.72m。钻孔深度范围内自上而下土质分别为第四系全新统人工填土层、第四系全新統粗砂层以及侏罗系上统遂宁组泥岩。

2.2 桩基础选型

本工程除4、5号楼外填土相对不算特别厚，故根据基岩埋深分别采用了浅基础、人工挖孔桩和旋挖灌注桩。4、5号楼位于古河道的一个支沟上，基坑开挖后基底全部为填土层，且填土厚度较大（20～40米），回填土年代目前也不清楚，且填土下还有3～8米的粗砂层，地质条件极为不利，从工期和成本上考虑并不适宜于修建高层建筑，但从小区总图上考虑又要求此处必须修建。地勘报告建议这两栋楼采用管桩、人工挖孔桩或旋挖灌注桩，以中等风化泥岩为桩端持力层。考虑到锤击法PHC预应力管桩，施工速度快，工效高，工期短，施工文明，现场整洁，造价远低于其余桩型，初步决定先按管桩基础设计。

2.3 经验教训

确定采用管桩基础后，考虑到场地填土层中含有较大块石、粗砂层中局部含有漂石、锤击法PHC预应力管桩严重的“挤土”效应、强风化和中等风化泥岩“互层”问题，以及锤击法PHC预应力管桩施工后对桩端持力层的结构破坏较大等，为了进一步判断管桩的可行性，并确定管桩的承载力给设计提供依据，在场地上进行了试桩。本次试桩一共打了三根试验桩，从施工情况看，还比较顺利。但对试验桩做静载试验时，问题来了，只有一根桩合格，另外两根未到预定加载时位移均严重超标。为了搞清楚情况，建设单位安排地勘在这三根桩旁边进行了施工勘察，结果表明，不合格的两根桩的桩端均未到达持力层，而是分别位于填土层和粗砂层中的大孤石上。鉴于这种情况，管桩施工单位积极地想办法，提出了“引孔”的办法，即采用螺旋钻机在桩位先钻出直径450的孔，再打入直径500的管桩。经过试验，这种办法同样行不通，原因有二，一是引孔只引到了填土层底（粗砂层中引孔会塌孔）导致管桩未穿透粗砂层，二是在较大孤石处，管桩并不能顺利进入，若强行施打又会造成管桩在较大孤石处被“卡”断。

为了解决这两栋楼基础选型的问题，业主方组织了桩基础选型专项论证会，与会专家认为，从理论上说本工程应首选人工挖孔桩，次选冲孔桩，再选旋挖灌注桩。人工挖孔桩虽然理论上可行且承载力是最高的，但是因为场地内填土为新近回填，松散，成分较杂，桩孔内护壁较为困难，且桩长太长，安全风险非常大（宜宾市规定人工挖孔桩长度大于16米时要做专项施工方案，报主管部门组织专家会论证可行性），故从施工安全、造价和工期上考虑不宜采用；旋挖灌注桩在施工时应考虑填土的松散状态对成桩的影响，施工过程中遇水容易造成塌孔现象，成孔可能性不大，也不宜采用；根据宜宾当地的工程经验，冲孔灌注桩是一定能做成功的，适合本工程。最终本工程采用了直径1.2米和1.5米的冲孔灌注桩，现已全部施工完毕，各项指标均满足要求。

3. 泥岩上填土场地的桩基础选型 3.1 工程概况

某工程位于乐山市市中区，建设项目占地面积198272.2m2，共分七期，本文关注的为一期，由5栋高层住宅楼及1层纯地下室组成。

拟建场地地貌单元属扬子准地台中的康滇地轴东缘，龙泉山、峨眉山、荥经──宜宾地壳深大断裂带交接部位。据钻探揭露，场地表层覆盖第四系全新统人工填土层（Q4ml），第四系全新统坡洪积（Q4pl+dl）粉质粘土层，第四系全新

统静水沉积（Q4h）的淤泥层，下覆基岩为白垩系上统灌口组（K2g）粉砂质泥岩。

3.2 桩基础选型

场地内16#、17#楼高度均为96.3m，位于山间凹地，基底标高高于现状地面标高4.5m，原地面标高以下主要为回填土、淤泥，不能采用天然地基。地勘报告建议建议采用桩基础，以中风化粉砂质泥岩作为桩端持力层。关于选用何种桩基础，当地有人工挖孔桩、旋挖灌注桩和预应力管桩可供选择，这三种桩各有优缺点。人工挖孔桩的优点是造价低、施工简单、桩身质量有保证、单桩承载力高，缺点主要是因场地存在大量淤泥层，在桩开挖和护壁过程中易塌孔，容易造成安全事故。旋挖灌注桩的优点是安全性高、成孔迅速，缺点主要是成本相对较高、因地势较低导致泥浆排除困难，且孔底的沉渣清除和桩身质量导致单桩承载力很难保证。预应力管桩的优点是施工周期短，费用造价低，缺点主要有强风化和中等风化泥岩“互层”问题的存在而管桩无法穿过中风化粉砂质泥岩夹层，锤击法PHC预应力管桩施工后对桩端持力层的结构破坏较大等。在桩型的选择过程中，一个关键因素起了决定作用，那就是因为开盘在即，要求这两栋楼的基础施工时间要尽可能的短。经过各方讨论，形成的结论是采用预应力管桩桩筏基础，并对管桩的承载力设计值进行折减。

3.3 经验教训

由于时间紧张，本工程没有打单独的试桩就直接进行了工程桩的施工，准备在工程桩中来取样进行静载试验验证设计取值的合理性。在管桩的施工过程中遇到了下列几个问题：桩上浮、桩倾斜和桩孔中有水等，鉴于这种情况，我们提前对管桩进行了静载试验，结果为不满足设计要求，需要修改桩基础设计。经过查阅相关资料和请教同行，分析出现桩基不合格的原因主要是两点，一是桩端因挤土效应而上浮脱空了，二是打桩时在泥岩内产生了径向和环向裂缝，场地内的水浸入后导致泥岩软化。

但是，此时大部分的桩都已经打完了，现在该如何修改呢？经过各方讨论，形成了以下结论：所有的桩均要进行复打；用混凝土封闭桩孔防止水浸入泥岩；扩大筏板范围，加大筏板厚度，在建筑的外围补两排管桩；由于建筑内部荷载大而又无法补过多的管桩，故采取在已经打好的管桩的中间补人工挖孔桩的形式来解决（管桩施工的同时在场地上进行了人工挖孔桩的试挖，结果表明人工挖孔桩可行）。

4. 结语

通过以上两个桩基础选型的实例可以看出，桩基础选型的影响因素很多，《建筑桩基技术规范》1附录A也给出了各种条件下适宜的桩型。但在实际工程中，我们不能死扣规范，一方面要通过地勘报告深刻了解场地的工程地质条件和它所建议的桩基础型式，另一方面又不能盲从于地勘报告，而应该吸取地区经验和类似工程的经验教训来选择合适的桩型并通过试桩来检验选型的正确性。

在桩基础选型过程中，干扰我们的最大因素是成本和工期，例如实例一和实例二分别因为成本和工期的原因而选择了预应力管桩，但最后的结果反而是欲速则不达，因此在桩基础选型过程中应先考虑技术可行性再考虑其他因素。

【参考文献】

1、《建筑桩基技术规范》 （JGJ 94-2008）[S]