谈云翔
河南省驻马店市鸿图工程技术有限公司 河南驻马店 463000
摘要：随着国家经济建设的迅速发展，工程建设项目基础型式的选择显得非常重要。一种好的基础型式不仅能保证建筑物安全稳定的运行，而且能够节约工程项目的成本。本文通过对一个自来水厂加压站工程中基础型式的选择来探讨适合该项目的基础型式。
关键词：基础；加压站；桩基础
1、工程概况
拟建工程场地地貌单元属冲积平原，拟建场地现状为拆迁场地，地面大面积堆积砖块、土堆、混凝土块等建筑垃圾，地面高程最大值为8.933m，最小值为7.531m，地表相对高差1.402m。场地四周较开阔，周围无建筑物。
该工程包括进出水管及加压站建（构）筑物。其中拟建进出水管拟采用明挖施工，开挖深度约为2.5~3.0米；加压站建（构）筑物包括加压泵房1座，高8.8米（1层），开挖深度约为2.5~6.5米；电房1座，高8.8米（2层）；投加室一座，高8.8米（2层）；清水池4座，开挖深度约为6.0米；场地整平后地面标高为9.0米。抗震设防烈度为7度。抗震设防类别为重点设防类（乙类）。
2、地层岩性
根据现场勘察资料，该场地地层岩性从上到下依次是：
（1）人工填土层（Q4ml）
<1-1>层杂填土（Q4ml）：厚度2.10～4.90m，平均3.14m。杂色，稍湿，松散，主要以砂建筑垃圾组成。均匀性差，强度低，工程力学性质不稳定，未经处理不宜作基础持力层。
（2）河流冲积相沉积土层（Q4al）
<2-2>层粉质粘土（Q4al）：黄褐色，可塑～硬塑，稍湿，干强度，韧性高，稍有光泽，为河流冲积相沉积形成。承载力一般，埋深较浅，可作为天然地基基础持力层。
<2-3>层粉砂（Q4al）：灰黑色，黄褐色，饱和，松散，为河流冲积相沉积形成。承载力一般，埋深较浅，可作为天然地基基础持力层。
（3）残积土层（Q3el）
<3-1>层粉质粘土：褐红色，可塑～硬塑，粘性一般，为含砾砂岩残积而成，遇水易软化。承载力一般，埋深较深，结合下部全、强风化层，可作为天然地基基础持力层。
（4）基岩，白垩系（K）砂岩
场地内基岩为白垩系砂岩；按风化程度分为全风化、强风化、中风化等三个工程地质层，描述如下：
<4-1>层全风化砂岩（K）：岩性为含砾砂岩，褐红色，岩石风化剧烈，岩质级软，泡水易变软。属于坚硬土，具一定承载力，埋深较大，不宜作为天然地基基础持力层，可作为复合地基或摩擦桩持力层。
<4-2>层强风化砂岩（K）：岩性为含砾砂岩，褐红色，岩石风化强烈，岩芯呈半岩半土状，属于极软岩，岩石基本质量等级为V，具一定承载力，可作为复合地基或摩擦桩持力层。
<4-3>层中风化砂岩（K）：岩性为含砾砂岩，褐红色，裂隙发育，泡水易软化，失水易干裂，为较软岩，承载力较高，可作端承桩基持力层。
3、地基基础建议
根据勘察资料和场地工程地质情况，场地工程地质条件一般。从技术可行性、安全性、设计荷载要求等方面因素考虑，对拟建场地选型进行对照比较。建议采用天然地基、PHC预制桩基础方案和钻（冲）孔桩基础方案。三种方案论述比较如下：
Ⅰ）天然地基桩基础方案
本场地填土厚1.70～4.00m，拟建进出水管、电房与投加室基础埋深未定，当采用天然地基时建议以层<2-2>粉质粘土为基础持力层，fak=120kPa，当承载力满足要求时优先考虑天然地基，开挖后的天然地基应进行压板等检测，并应严禁泡水。
根据本次勘察成果，拟建进出水管地基均匀性为不均匀地基，拟建电房与投加室地基均匀性为不均匀地基。
Ⅱ）PHC预制桩基础方案
据拟建物荷载要求，选择<4-2>层强风化岩结合下部中风化岩作桩端持力层。通常可以静力压入方式或打入方式施工，广州市规定不准用锤击桩，可采用静压桩，桩长约10～20m。单桩承载力可采用摩擦桩公式进行估算，设计承载力应通过静载试验来确定，如无静载资料时，静压桩可采用终桩压力的 为单桩承载力。
使用预应力管桩作基础时请注意如下事项：
⑴建议试压3条桩以上，取得桩基施工的各项参数，特别是贯入持力层的能力，以及该位置的桩长，以指导全面施工。
⑵预应力管桩按摩擦端承桩考虑。单桩的竖向承载力特征值Ra应按《DBJ 15-31-2003》10.1.7～10.1.11条规定确定。当根据地基土的物理力学指标与承载力参数等经验关系估算单桩竖向承载力特征值时，可按下式计算。
式中： — 第i土层桩侧的摩阻力特征特征值（kPa），可按插表5-1取值；
— 桩端持力层端阻力特征特征值（kPa），可按插表5-1取值；
u — 桩身截面周长（m）；
li — 第i层土的厚度（m）；
AP — 桩身截面积（m2）。
⑶管桩属挤土桩，施工时应注意挤土效应对相邻桩和邻近已建工程的影响，应采用有效措施减小挤土效应。当挤土效应影响到邻近地面隆起或已施工桩上浮时，可设置应力消散孔来改善。
Ⅲ）钻（冲）孔灌注桩方案
采用钻（冲）孔桩，桩尖须穿过杂填土层<1>、粉质粘土<2-2>、粉砂层<2-3>、残积层<3>、全、强风化层<4-1、4-2>，以<4-3>层中风化岩带作为桩基持力层，桩尖入岩深度一般为0.5～1.5D（D为桩径），钻孔进入中风化岩层及嵌岩具有较大难度，推荐采用冲孔工艺。
单桩竖向承载力特征值可按下式计算：（省标DBJ15-31-2003）
Ra=Rsa+Rra+Rpa
Rsa = uΣqsiaLi
Rra =upC2?rshr
Rpa =C1?rpAp
式中：Rsa—桩侧土总摩阻力特征值；
Rra—桩侧岩总摩阻力特征值；
Rpa—持力岩层总端阻力特征值；
up—桩嵌岩段截面周长；
hr—嵌岩深度，当岩面倾斜时以低点起计；
Ap—桩截面面积，对扩底桩取扩大头直径计算桩截面面积；
?rs、?rp —分别为桩侧岩层和桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度；
C1、C2—系数，根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度确定，建议中风化岩C1取0.35，C2取0.032。
其中各岩土层的qsia值和岩石的frk值见表5-1，并取?rs=?rp=?rk。考虑到该地段中风化岩顶面埋深变化较大，故当钻桩造孔至预计持力层岩面后，以钻（冲）时效，并结合岩屑鉴定来控制桩尖入持力层深度。成桩过程要注意造孔的垂直度和桩身的成型质量，桩底沉渣应符合规范规定或设计要求。若采用冲孔灌注桩，桩尖入持力层岩面后，终孔前落距不能太大，不能强烈冲击，防止桩底岩石裂隙的扩散而降低岩基强度。
采用钻（冲）孔桩时应注意如下事项：
（1）施工时可根据钻（冲）进时效或现场桩底取样鉴别确认是否已进入稳定的、符合设计要求的持力层，建议以冲孔为主。
（2）根据本次勘察结果，场地中风化岩面埋藏变化较大，建议在施工图设计中采用超前钻，探明球状分化体、持力层的埋深及有效厚度。
（3）采用钻（冲）孔桩时，地下水渗流、突涌、钻孔的坍塌、水对桩侧土层的软化，护壁泥浆可能形成较厚的泥皮等，都将导致桩周土体结构破坏，成桩后使桩侧的摩阻力降低，单桩承载力下降。
（4）桩基施工完毕后，应按有关规定进行桩基检测，可用静载荷试验和抽芯验桩方法，确保基桩质量。
（5）开孔及浅部施工时宜采用“低冲程、慢进尺”，深部及岩层中可适当增大冲程。
（6）施工过程中，要经常检查是否出现偏锤现象，遇倾斜时，要及时调整，确保桩的垂直度，如出现严重偏斜及塌孔，必须进行片石回填后重新冲孔。
除按地基岩土条件确定桩竖向承载力特征值外，桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。对于轴向受压的混凝土灌注桩和预制桩，当不考虑桩身构造配筋的作用时，按下式验算桩身截面强度：
Q=ψc fcAp
式中：ψc—工作条件系数，灌注桩取0.7～0.8（水下灌注桩取较低值），预制桩取0.8～0.9；
fc—桩身混凝土轴心抗压强度设计值（kPa）；
Ap—桩身横截面面积（m2）；
Q—相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值（kN）。
4、桩基施工应注意问题：
避免桩基施工对周边环境产生影响，对本工程桩基施工建议如下：
（1）预制桩
a）推荐本工程预制桩采用高强度预应力混凝土管桩（PHC管桩）。
b）桩的入土深度以贯入度为主，辅以标高控制，确保桩端进入预计持力层。如采用静力压桩，应选用合适吨位压桩机。
c）为减少挤土效应的不良影响，建议施工时合理安排沉桩顺序及沉桩速率，必要时可采用预钻孔沉桩方案。
d）为准确获取桩基设计、施工参数，确保桩基施工的顺利进行，施工前应先行试桩，最终单桩承载力特征值以静载试验为准。
（2）冲孔灌注桩
a）冲孔灌注桩施工时场地上部土层易发生孔壁坍塌、缩径现象；当孔深较大时孔底沉渣不易清净。建议增加泥浆稠度预防塌孔、缩径的危害，但又不能因孔壁泥皮过厚而影响桩周土侧摩阻力的发挥；孔底沉渣应采用反循环清孔工艺进行清理，确保沉渣厚度满足规范要求。
b）桩基施工产生的废浆液、沉渣等应及时外排，避免对场地环境造成污染。
c）冲孔灌注桩的单桩承载力受施工质量影响较大，建议选择经验丰富、管理严格的桩基施工单位。
d）为准确获取桩基设计、施工参数，确保桩基施工的顺利进行，施工前先行试桩，最终单桩承载力特征值以静载试验为准。
参考文献：
【1】《工程地质手册》（第四版）；
【2】《桩基工程手册》（桩和桩基础手册）；
【3】《地基处理手册》（第三版）；
【4】《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）
【5】《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
【6】《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）
【7】《市政工程勘察规范》（CJJ56-2012）
【8】《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
论文作者:谈云翔
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/24
标签：承载力论文; 桩基论文; 特征值论文; 地基论文; 冲孔论文; 砂岩论文; 场地论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;