■地基工程 翘 ２０１５丘 福建地区复杂地基的桩基设计 李浩 （厦门市房屋安全鉴定所，福建厦门３６１００４） 摘要针对福建地区的复杂地基，对运用的各种主要桩型进行了比对和分析，结合工程实践，分别根据不同地质条件， 采用不同桩型，从工程的设计、施工、经济适用等方面进行了研究，为地基与基础工程的设计与施工提供一定的参考价值。 关键词福建地区；复杂地基；地质条件；桩基设计 ０引言 近年来，随着福建地区城市建设的迅速发展，工程建设 规模越来越大，各种高层、超高层建筑不断涌现，采用天然地 基上的浅基础已无法满足地基基础设计承载力和变形的要 求，必须要进行地基处理，或采用桩基础将上部荷载传至深 部持力土层，这对地基与基础工程有了更高的要求。本文针 对福建地区复杂的地质情况，通过对各种主要桩型进行比对 方便、造价经济。 １．３各种桩型在福建地区的运用比对 随着桩基施工技术的突飞猛进，桩型的设计也推陈出 新，各种不同类型的桩型在工程建设上得到广泛应用。在福 建地区应用较多的主要桩型有：预制桩、沉管灌注桩、人工挖 孑Ｌ灌注桩、冲＼钻孑Ｌ灌注桩等。 １．３．１预制桩 和分析，结合工程实践，对不同地质条件的结构，采用不同桩 型进行设计，从工程的设计、施工、经济适用等各方面进行研 究，为地基与基础工程的设计与施工提供一定的参考价值。 传统的预制混凝土方桩在福建地区并未得到广泛的应 用，其主要原因是由于其持力层残积土层变化太大，以及残 积土中孤石的影响，使预制方桩的预制长度难于预估，沉桩 完后往往造成截桩量太大，进而浪费太多。 １桩基在福建地区的应用 １．１福建地区工程地质情况 福建地区处于沿海地带，又有较多的山区，工程地质条 件较为复杂。其地貌类型大致有：海成滩涂（临海地段）、丘陵 预应力高强｝昆凝土管桩（ＰＨＣ）是目前福建地区广泛应 用的桩型。ＰＨＣ管桩桩身混凝土强度达８０ＭＰａ，配有预应力 混凝土钢棒，具有较强的抗压强度和较好的抗弯强度；此外， 各种直径的桩都有不同抗压、抗弯和抗拉强度的多种型号管 桩可供选用，设计者可根据地质情况和上部荷载选用不同型 号的桩，设计十分灵活。 １．３．２沉管灌注桩 随着近年来高层建筑的大量涌现，小直径沉管灌注桩 地带（内陆地段）。其土层分布概况一般如下： （１）杂填土：一般有１～２．５ｍ，由砂性土、粘性土及碎石、砖 瓦砾等建筑垃圾组成； （２）淤泥或淤泥质土（临海地段）：厚度达１０～３０ｍ，为高压 缩性土，流塑状态，力学性能较差； （３）粘性土：有残积粘性土、坡积粘性土、冲积粘性土等， 其厚度不一，起伏很大，且常见大小不一的孤石； （４）基岩：大多为花岗岩，承载力较高，分别从全风化一强 风化～中风化。 １．２桩基运用的分析 （直径一般小于５００ｍｍ）由于存在单桩承载力不高、桩身质量 不稳定等缺点，应用范围受到很大的，已越来越不能适 应现代建筑发展趋势对桩基础的技术要求。现在普遍采用大 直径锤击沉管灌注桩，其管径一般为ｑｂ ５６０ ７００ｍｍ，采用能 量较高的柴油锤沉管，并振动拔桩。 南于福建地区土层起伏很大，这样的地质条件给基础设 计造成了较大的难度。当上部结构层数不多，竖向荷载不大 时．呵将残积土或强风化花岗岩作为天然地基持力层；桩基 为了在小直径沉管灌注桩中寻求更高的承载力，沉管夯 扩灌注桩曾经起了一定的作用。实践表明，福建地区的花岗 岩残积土具有较高的承载力和可夯性，桩的深度不大时，采 用花岗岩残积土作为桩端持力层的无靴沉管夯扩桩，其夯扩 础有比较大的整体性和刚度，能承受更大的竖向和水平荷 载，能适用高、重、大的建筑物对地基的要求，所以当上部结 构层数多，荷载较大时，可采用桩基础。设计时，应根据不同 的地质条件，采用不同的桩型，以求达到设计安全可靠、施工 效果良好，可获得较高的承载力和较好的经济效益。但设计 时应考虑到残积土层强度的差异，沉管夯扩桩的单桩承载力 取值不宜过高。随着城市的发展，对噪音的控制日益增强。因 ・４６・ 第３期（总第１６７期） 翘 此，采用锤击和振动沉管的沉管灌注桩因噪音问题也受到使 用并逐渐被ＰＨＣ管桩取代。 １．３．３人工挖孔灌注桩、冲＼钻孔灌注桩 人工挖孔灌注桩、冲、钻孔灌注桩是福建地区高层建筑 最常用的桩型。人工挖孔桩承载力高，无需机械施工、无噪 声、无振动、无大量泥浆排放、每吨混凝土承载力的工程费用 较低，故在工程上应用很广。但当出现淤泥层厚度大、降水难 度大、持力层埋深大等情况时应选用别的桩型。此外，人工挖 孔桩施工的不安全因素较多，因而，进行人工挖孔桩施工时 一定要注意施工安全，务必采取必要的施工安全措施。 冲＼钻孔灌注桩无挤土作用，用钢量比较省，进入持力层 的深度不受，桩长可随持力层的埋深而调整，可作成大 直径的桩，在福建地区也得到了广泛地应用。不过，冲＼钻孔 灌注桩在施工时易发生塌孔、缩径、沉渣，在水下浇捣混凝土 时质量不易控制，故使用冲＼钻孔灌注桩作为桩基时应一定 要注意保证施工质量。 ２工程实例分析 ２．１实例一 ２．１．１工程概况 晋江锦绣广场６＃～９＃，２００８年３月设计，主体结构为 地下１层，地上１８层，框剪结构。地质条件，以ｌＯ—ｌＯ剖面为 例，示意图如图１所示。 中 ｑｐ，＝８０００ 图１桩身示意图 ２．１．２桩基设计分析 根据地质条件分析，上部荷载较大，而且有较厚的填土， 场地有大小不一的孤石面层，不具备天然地基基础，不具备 预制桩和沉管灌注桩的条件，因为孤石很难挖除，不宜做人 工挖孔桩。设计采用冲孔灌注桩，使桩身穿透孤石进人中风 化花岗岩层。 ２．１．３单桩承载力计算 按ＧＢ５０００７—２０１ １《建筑地基基础设计规范》计算。 地基工程一 桩端嵌入完整的硬质岩石中，单桩竖向承载力特征值按 照下式估算： Ｒｏ＝ｑ Ａ （１） 式中：ｇ 。为桩端岩石承载力特征值，中风化花岗岩ｇ ＝ ８０００ｋＰａ；Ａ 为桩身横截面面积。 设计中混凝土强度应满足桩的承载力设计要求，桩轴心 受压时，桩身强度应符合下式要求： Ｑ≤ （２） 式中：Ｑ为相当于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设 计值 为混凝土轴心抗压强度设计值； 为工作条件系数， 预制桩取０．７５，灌注桩取０．６～０．７（水下灌注桩或长桩时用低 值）。当ｄ＝６５０时，Ｒ ．—＂ｉＴ ×０．６５ ×８０００＝２６５５ｋＮ ‘． Ｒ ×１．２５＝３３１８ｋＮ Ｑ；Ａ ＝旱×０．６５ ×１４．３×０．６５＝３０３７ｋＮ 综合考虑单桩承载力和桩身强度控制，取３０００ｋＮ设计值。 当ｄ分别取７５０、９００、１１００时，相应的单桩承载力、桩身 强度和实际所取设计值如表１所示。 表１单桩承载力设计值 ｋＮ ｄ 单桩承载力计算值桩身强度计算值实际设计值 按ＪＧＪ９４—２００８《建筑桩基技术规程》，确定大直径桩（ ｄ≥８００ｒａｍ）单桩竖向承载力标准值时，应记人桩侧阻力及尺 寸效应系数进行复核，可按下式计算： Ｑ ＝Ｑ ＋Ｑ ＝ＬＬ暑 日 ＋ —ｇ ｆ４ （３） 式中．－ｑ，＊为桩侧第ｉ层土的极限侧阻力标准值；９ 为桩 径为８００ｍｍ的极限端阻力标准值； 和 分别为大直径桩 侧阻、端阻尺寸效应系数。 基桩的竖向承载力设计值为： Ｒ＝Ｑ ， ＝（Ｑ ｋ＋Ｑ ）， ｐ 设计取最不利钻孔，以可记入侧阻力的土层较薄的 ＺＫ５９孔为例： ｄ＝９００时 Ｒ￣（Ｑｓｋ＋Ｑ ， ＝［（５６×１．６５＋６０ Ｘ １．０５＋１００×１．２＋１３０×０．８） ×０．９＋ 丁＇ＩＴ×０＿９２￣１６０００］×（ ） × ＝６７５６ｋＮ＞５０８８ｋＮ ｄ＝ｌ１００时 Ｒ＝ｌＱ Ｑ ＝［（５６×１．６５＋６０×１．０５＋１００×１．２＋１３０×０．８），丌×１．１＋ ｝×１．１２×１６０００］×（鲁 １１４１２ｋＮ＞８６００ｋＮ ・４７・ ■地基工程 翘 在施工中顺利解决了成桩的困难。补桩时，因本工程以 桩身强度控制，且为端承桩，可不考虑桩距的要求。 ２－２实例二 ２．２．１工程概况 惠安东南园一期北苑８＃楼，主体为地上１２层框剪结 构。地质资料为上面有厚度不一的残积土，其下为层面起伏 较大的全风化花岗岩层和呈碎块状的强风化花岗岩层，以 ｌ０一ｌ０剖面为例，桩身示意图如图２所示。 ；， １ 图２桩身示意图 ２．２．２桩基设计分析 根据地质条件分析，由于土层层面起伏较大，若采用预 应力混凝土管桩，桩端持力层将不在同一岩层中；场地不宜 进行机械化施工，而且土层中无含水量大于７０％的淤泥，无 砂层，强风化花岗岩层面较浅，地下水埋藏较深，降水不多， 对周同建筑物无影响。综合分析，设计采用人工挖孔桩，同时 用扩大头可达到较高的承载力，既经济又可加快施工进度， 只要加强施工时的安全措施即可。 ２．２－３单桩承载力计算 按照ＪＧＪ９４—２００８｛建筑桩基技术规程》，各直径桩径和扩 大头时，单桩承载力设计值如下表２所示。 表２ 加扩大头时单桩承载力设计值 ２．３实例三 ２．３．１ 【程概况 集美后溪孙坂路西南侧安置房，主体为ｌ８层框架剪力 墙结构。地质条件，以孑Ｌ ７０为例，从上而下分别为：①素填 土，厚２．０ｍ；②粗砂，厚５．０ｍ；③圆砾，１．５ｍ；④残积砂质粘 土，厚４．０ｍ；⑤全风化花岗岩，厚３ｍ。 ２．３．２桩基设计分析 根据地质条件分析，地下水位很高，不宜采用人工挖孔 桩（不易降水，易塌孔），因有很厚的粗砂，不宜采用冲孔灌注桩 （易塌孔），不宜采用大直径灌注桩，桩身质量不易保证。考虑穿 ・４８・ ２０１５生 越较厚的砂层拔管困难，设计采用静压预应力管桩。 用直径５００ｍｍ，壁厚１２５ｍｍ管桩现场试压，能按设计要 求进入持力层全风化花岗岩层。但在大面积施工过程中，由 于砂层的不断挤密，造成沉桩困难，现场分析后，采取如下措 施： （１）采用直径３５０的引孔机先进行引孔，Ｎ－￣Ｉ，压。 （２）在引孔机也无法沉桩时，改用锤击沉桩。 （３）锤击沉桩出现断桩现象时，加设锥形钢桩尖，调整落 距（由２．４ｍ调整到１．６ｍ），重锤轻打，经现场不断探索，最终 解决了沉桩难题，并保证了施工进度。 ３结论 根据以上实例分析，总结如下： （１）在土层为残积土（且无孤石）作为桩端持力层时，建筑 物层数不多可采用小直径沉管灌注桩；当桩的沉度不大时， 采用夯扩桩，效果更好，可获得较高的承载力和较好的经济 效益。 （２）在土层为残积土，全风化花岗岩（土层中无孤石）为桩 端持力层时，可采用预应力高强混凝土管桩ｆｆ＇Ｈｃ），通过静压 或锤击以达到较高承载力。 （３）当土层中无含水量大于７０％的淤泥，地下水丰富且厚 度超过１．５ｍ的砂层，或不宜进行机械化施工，其他桩型不能 满足设计要求的场地，净桩长不超过２０ｍ时，可采用人工挖 孔桩。其桩端持力层为强风化花岗岩，可采用扩底，扩底应满 足相应规定。 （４）当需较高的单桩承载力，土层内有孤石，桩端持力层为 强风化或中风化花岗岩时，采用泥浆护壁冲孔灌注桩可取得 较为满意的效果，但其显著缺点是泥浆对周围环境的影响。 参考文献 ［１】朱炳寅，等．建筑地基基础设计方法及实例分析【Ｍ】．中国 建筑工业出版社，２０１３ 【２１王国培，ＰＨＣ管桩在桩基工程中的应￣ｌｔｇｇ［Ｊ］．福建建材， ２０１０，（３）：５７—５８，８ｌ 【３］赵艳秋，鲍育明．某高层住宅桩基设计及检测Ｕ１．建筑结构， ２００３，（１ １）：２７—２９，３１ ｌ４】毕成，张玉明．复杂软土地基中桩基设计ｇ＋ＣｌＪ１．．ｘ－：ｌｋ建筑， ２００８，（３８）：７３８—７４０ 【５】周颖，陈宏立．软土地基地区桩基设计实例分析Ｕ】．工业建 筑，２０１０，（３５）：６２４—６２５ ［６】林树枝，黄明辉．厦门市建筑桩基应用现状与几点看法ＵＪ． 福建建设科技，１９９９，（４）：３－４ 作者简介：李浩，男，１９８２年出生，硕士研究生，工程师。
