煙臺萬科西雅圖項目樁基工程綜述

崔大勇

(山東省第五地質礦產勘查院，山東泰安 271021)

1 概述

1.1 項目概況

煙臺萬科房地產開發(fā)有限公司擬在芝罘區(qū)建設萬科東林項目。受該公司委托，山東正元建設工程有限責任公司承擔了該項目的詳細勘察工作。擬建建筑物主要包括：3棟10層住宅，5棟11層住宅，1棟16層住宅，3棟17層住宅，3棟23層住宅，8棟2層商業(yè)裙房，地下室2層。

1.2 場地位置

勘察場地位于煙臺市芝罘區(qū)通世南路與通林路交叉口(五卒山隧道西出口)西北角，象山路以南，通林路以北，地理環(huán)境優(yōu)越，交通便利。

1.3 區(qū)域地層與地質構造

煙臺地區(qū)構造屬于華北地臺中沂沭斷裂帶東側膠東斷塊中次一級構造單元，包括膠北隆起、文榮隆起、膠萊臺陷、牟平—即墨凹斷束及黃縣新斷陷。

膠東斷塊總的輪廓是北部隆起，南部坳陷，桃村—即墨斷裂帶成為膠北隆起與文榮隆起分界面，控制了粉子山群和蓬萊群的分布范圍，膠萊坳陷是中生代形成的強烈坳陷區(qū)，黃縣斷陷是新生代以來的顯著沉降區(qū)，斷塊本身具有剛性強、多裂隙且北東向斷裂發(fā)育，由于長期處于穩(wěn)定抬升，大部分地區(qū)缺失蓋層沉積。

膠北隆起由膠東群構成了一個近東西向的復背斜，由厚達20000多米的膠東群和厚達7500 m以上的粉子山群組成基底。在北部粉子山群和零星的中生代地層不整合在這個復背斜之上，南部與萊陽中生代坳陷相接。燕山運動后玲瓏花崗巖侵入，巖體主要呈南北向分布，使膠北斷裂十分發(fā)育，尤以東西向和北北東向最明顯，規(guī)模大，延伸長，構成了中新生代斷陷盆地的邊界。

根據已有區(qū)域地質資料，斷塊內的主要斷裂自西向東主要有以下幾條：玲瓏斷裂(NNE)、鳳儀店斷裂(NW或SE)、蓬萊威海斷裂(NW)、桃村—東陡山斷裂(NE)、海陽斷裂(NW/SE)、乳山斷裂(SEE)。上述斷裂規(guī)模中等，走向延長20～50 km。這些構造近代都有一定活動表現(xiàn)。

從擬建場區(qū)來看，東南距桃村斷裂約10 km，對場區(qū)基本無影響，擬建場地穩(wěn)定性較好。

1.4 場地工程地質條件

擬建場區(qū)位于煙臺市芝罘區(qū)，該場地原為開荒地，后經人工回填，場地普遍堆積填土厚度0.70～11.80 m，平均5.78 m。現(xiàn)地形起伏不大，原始地貌類型為丘陵。場地內鉆孔孔口標高最大值36.18 m，最小值25.48 m，地表相對高差10.70 m。根據野外鉆探描述及原位測試成果，結合區(qū)域地質資料，場地地表下地層成因時代主要為：人工填土，第四系全新統(tǒng)坡積層，下伏基巖為下元古界，粉子山群巨屯組云母片巖，地基土自上而下分為以下8層：

①素填土(Q4ml)

黃褐色，松散，局部稍密，稍濕，主要由風化巖碎屑、碎石和少量粉質黏土、磚塊組成，局部含大量碎石和塊石，一般粒徑20～60 mm，最大粒徑>200 mm，回填時間15年左右，鉆探時漏失嚴重。該層僅35#～45#及48#鉆孔附近缺失，厚度0.70～9.40 m，平均5.78 m；層底標高20.79～31.53 m，平均26.05 m；層底埋深0.70～10.60 m，平均5.88 m。

①1雜填土(Q4ml)

雜色，松散，局部稍密，稍濕，主要由建筑垃圾、風化巖碎屑和少量粉質黏土、碎石組成，局部含較多碎石和塊石，最大粒徑>100 mm。該層回填時間15年左右，鉆探時漏失嚴重。該層分布在31#、34#～45#、48#鉆孔附近，厚度3.80～11.80 m，平均7.46 m；層底標高22.88～29.84 m，平均27.70 m；層底埋深3.80～11.80 m，平均7.46 m。

②粉質黏土(Q4al+pl)

黃褐色，主要呈可塑狀態(tài)，局部硬塑，切面稍具光澤，無搖振反應，韌性、干強度中等，含少量中砂顆粒。該層在1#～10#、29#、32#、33#、36#、40#、41#、101#鉆孔附近可見，厚度0.90～6.20 m，平均3.66 m；層底標高15.50～27.26 m，平均20.52 m；層底埋深6.30～14.70 m，平均9.36 m。

③粉質黏土(Q4al+pl)

紅褐色，可塑狀態(tài)，局部硬塑，切面稍具光澤，無搖振反應，韌性、干強度中等，局部含少量角礫，層底多見少量風化巖碎屑。該層分布在11#～35#、37#、39#、42#～45#、49#、50#、57#、60#、63#、64#、68#～87#、89#、92#～97#、101#～107#、111#～113#鉆孔附近，厚度0.60～9.70 m，平均4.42 m；層底標高16.14～28.33 m，平均21.24 m；層底埋深5.80～15.80 m，平均10.56 m。

④層全風化云母片巖(Pt1fJ)

灰黃色，結構構造全部破壞，主要礦物成分云母、長石，巖心呈土柱狀，局部含少量小碎塊，遇水易軟化，手捏易碎，干鉆易進。場區(qū)普遍分布，厚度0.70～5.50 m，平均2.31 m；層底標高13.08～29.03 m，平均20.56 m；層底埋深6.20～18.70 m，平均11.73 m。

⑤強風化云母片巖(上)(Pt1fJ)

灰褐色，結構構造基本破壞，主要礦物成分為云母、長石，局部見石英巖碎塊，巖心多呈砂土狀，含少量碎塊狀，遇水易軟化，手掰可碎，干鉆可進，巖體基本質量等級V級，場區(qū)普遍分布。厚度0.40～11.40 m，平均5.91 m；層底標高7.71～23.64 m，平均14.77 m；層底埋深12.00～22.60 m，平均17.55 m。

⑤1強風化云母片巖(下)(Pt1fJ)

灰褐色，鱗片變晶結構，片狀構造，主要礦物成分為云母、長石，巖心多呈塊狀，少量碎塊狀和短柱狀，錘擊易碎，多屬極軟巖。節(jié)理裂隙很發(fā)育，RQD=0～15，巖體極破碎，巖體基本質量等級V級，場區(qū)普遍分布。厚度0.20～9.20 m，平均4.44 m；層底標高2.79～17.11 m，平均9.83 m；層底埋深18.00～26.30 m，平均22.45 m。

⑥中風化云母片巖(Pt1fJ)

灰褐色，鱗片變晶結構，片狀構造，主要礦物成分為云母、長石，巖心多呈短柱狀，少量塊狀。一般柱長50～150 mm，最長柱長250 mm，錘擊聲脆，輕微回彈，屬軟巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，RQD=30～50，巖體較完整，巖體基本質量等級為IV級，該層未穿透，最大揭露厚度為6.80 m。根據室內試驗、原位測試和地區(qū)經驗確定各巖土層承載力特征值及壓縮模量見表1。

表1 各巖土層承載力特征值及壓縮模量

注：標“*”者為經驗值。

2 勘察單位地基基礎處理方案分析與建議

2.1 地基基礎處理方案分析

根據《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB 50007-2011中5.2.4條規(guī)定，對②層粉質黏土、③層粉質黏土的地基承載力特征值進行深寬修正，最終天然地基方案分析見表2。

②層粉質黏土地基承載力特征值深寬修正為：

fa=fak+ηbr(b-3)+ηdrm(P/rm-0.5)=180+0.3×19.32×(6-3)+1.6×19.96×(40÷19.96-0.5)=245.42 kPa

③層粉質黏土地基承載力特征值深寬修正為：

fa=fak+ηbr(b-3)+ηdrm(P/rm-0.5)=220+0.3×19.23×(6-3)+1.6×19.96×(40÷19.96-0.5)=285.34 kPa

表2 天然地基方案分析表

注：擬建建筑物荷載按《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012進行估算，設計時應以實際荷載進行復核。

2.2 建議

(1)擬建場區(qū)無全新活動性斷裂通過，在勘察場區(qū)及其周邊未發(fā)現(xiàn)影響場地穩(wěn)定性的不良地質作用，也無影響地基穩(wěn)定性如墓穴、防空洞、孤石及其他不利埋藏物。擬建場地穩(wěn)定，適宜本項目的建設。本區(qū)抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10 g，第二組。場地類別為II類，場地特征周期值為0.40 s，擬建場地屬對建筑抗震不利地段。

(2)擬建住宅9#和住宅15#建議采用天然地基，以③層粉質黏土作為地基持力層，可采用條形基礎。

(3)擬建住宅7#、住宅8#、住宅10#、住宅11#和住宅14#建議加大基礎埋深或采用換填墊層法進行地基處理，換填至④層全風化云母片巖，采用筏板基礎。

(4)擬建住宅1#～4#、住宅6#和商業(yè)裙房建議采用換填毛石混凝土進行地基處理，換填至④層全風化云母片巖，采用筏板或條形基礎。

(5)擬建住宅5#、住宅12#和住宅13#建議采用復合地基或鉆孔灌注樁基礎，以⑤1層強風化云母片巖(下)或⑥層中風化云母片巖為樁端持力層。

3 設計單位確定的最終方案

本工程設計單位為山東圣凱建筑設計有限責任公司，設計人員根據山東正元建設工程有限責任公司提供的詳勘報告，結合以往的設計經驗及本工程的實際情況，最終出具的地基基礎處理方案確定如下：1#、2#、3#、4#、12#、13#住宅樓采用人工挖孔樁基礎，其余建筑采用天然地基、人工換填或筏板基礎，人工換填和筏板基礎設計方案在此就不做介紹，以下為人工挖孔灌注樁設計方案。

3.1 一般說明

本工程樁基設計等級為甲級，以⑤1強風化云母片巖(下)或⑥中風化云母片巖為樁端持力層，Z1樁端進入持力層深度不小于1 m，樁長約17.5 m，單樁豎向抗壓承載力特征值為3200 kN；Z2、Z3樁長不小于10 m，單樁豎向抗壓承載力特征值為2000 kN。施工前應根據地下水位及各土層情況考慮場地的降水措施，應注意施工人員的安全，施工機具應由專人負責檢修，挖孔深度較深時，孔內應做好通風，并經常測定孔內有無有害氣體，相鄰樁凈距小于2.5 m時，施工組織應采用跳挖施工，待相鄰樁澆筑3～4天后，方可開挖施工。

3.2 成孔

本工程采用的樁徑為800 mm和1000 mm。樁基礎在施工前必須進行人工降水，保證整個基礎施工過程在無水情況下進行，人工降水深度應始終控制在樁底標高以下大于等于500 mm。

3.3 護壁施工

護壁的混凝土強度等級為C30。第一節(jié)挖深約1000 mm，安裝護壁鋼模板，然后澆筑混凝土護壁，往下施工時以每一節(jié)作為一個施工循環(huán)(即挖好每一節(jié)土后接著澆灌一節(jié)混凝土護壁)。回填土區(qū)段每節(jié)高度宜小于400 mm，進入強風化云母片巖后每節(jié)高度應根據土的自立情況而定，特殊土質下挖速度應視護壁的安全情況而定。樁基礎采用鋼筋砼護壁，上部第一節(jié)護壁頂面應高出地面100 mm，壁厚比下面井壁厚增加50 mm，上下護壁搭接長度不得小于50 mm，每節(jié)護壁均應當日連續(xù)施工完畢。護壁砼必須保證密實，根據土層滲水情況使用速凝劑，護壁模板拆除宜在24 h后進行，拆模后如發(fā)現(xiàn)蜂窩漏水現(xiàn)象應及時補強，防止造成事故。為保證樁基礎的垂直度，每澆灌完3節(jié)護壁后必須進行一次樁中心位置及垂直度的校核工序。護壁要求按護壁加筋圖施工，以確保護壁的安全。為便于井內組織排水，須在透水層區(qū)段的護壁預留泄水孔(孔徑與水管外徑相同，以利接管引水)，并在澆灌樁身混凝土前予以堵塞。

3.4 鋼筋籠制作與安裝

縱向鋼筋的接長應采用焊接。樁內鋼筋籠在制作、運輸和安裝過程中應防止扭轉和彎曲，安裝時應保持垂直。樁內縱筋的混凝土保護層厚度不應小于50 mm。

3.5 樁身混凝土澆灌

樁身混凝土強度等級C30。樁孔挖至孔底設計標高或持力層后，應通知甲方會同勘察、設計人員共同鑒定，認為符合要求后迅速擴大樁頭，清理孔底，及時驗收，隨即澆灌封底混凝土，封底混凝土最小高度200 mm。澆灌封底混凝土后應盡快繼續(xù)澆灌樁身混凝土，如因條件所限需要延遲時，應在以后澆灌前先抽空孔內積水，清理封底混凝土層的表面，然后再澆灌樁身混凝土。澆灌封底混凝土時，當孔內滲水量較少，可先抽清孔內積水，在積水深度未超過100 mm時按常規(guī)方法澆灌混凝土，滲水量較大時，應采用水下混凝土施工方法澆灌。封底及樁身混凝土用常規(guī)方法澆灌時，須使用導管或串筒，出料口離混凝土面不得大于2000 mm，且應連續(xù)澆灌，分層振搗，分層高度約500～1000 mm，混凝土坍落度一般取80～100 mm。

3.6 樁基礎的施工容許偏差

樁身直徑容許偏差為±50 mm，樁中心位移偏差為±50 mm，垂直度容許偏差為0.5%。

3.7 樁基礎的檢測

人工挖孔樁終孔時，因進行樁端持力層檢驗，單柱的大直徑嵌巖樁，應視巖性檢驗孔底下3倍樁身直徑或5 m深度范圍內有無土洞、溶洞、破碎帶或軟弱夾層等不良地質條件。施工完成后的工程樁應進行樁身完整性檢驗和豎向承載力檢驗。樁身完整性檢驗應采用鉆孔抽芯法或聲波透射法檢測，檢測數量不少于總樁數的10%，且不得少于10根，且每根柱下的樁均應檢測。Z1、Z2、Z3的承載力可根據終孔時深層平板靜載荷試驗結合樁身質量檢驗報告校驗。

3.8 其他

施工前必須試孔，數量不少于3個，以核對地質資料，檢驗成孔設備、施工工藝及技術要求是否適宜；如出現(xiàn)孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定、進入持力層深度等檢驗指標不能滿足設計要求時，應擬定補救技術措施或修改施工工藝。樁基礎構造措施應按《建筑樁基技術規(guī)范》(JGJ 94-2008)執(zhí)行。樁基大面積施工前，必須進行樁端持力層承載力檢驗，采用巖基載荷試驗法檢驗，檢驗數量不應少于3根。

4 施工過程遇到的問題及處理

本工程的樁基施工及基坑支護與降水任務由我公司承擔，按照合同約定，我公司于2018年4月1日組織人員設備進場，進行場地平整、測量放線、節(jié)水節(jié)電及鋼筋、水泥、砂石料進場等準備工作，一切準備就緒后，4月3日正式開始進行人工挖孔樁施工，施工工藝流程詳見圖1。

圖1 人工挖孔樁施工工藝流程圖

4.1 試樁問題

試樁的目的一是檢驗施工工藝是否可行，二是驗證設計參數的可靠程度，承載力是否能夠達到設計要求。試樁分三種，設計試樁、施工前試樁和施工后試樁。本工程設計單位明確要求要進行施工前試樁，人工挖孔樁終孔要進行樁端持力層檢驗，施工完成后進行樁身完整性檢驗和豎向承載力檢驗，樁身完整性檢驗應采用鉆孔抽芯法或聲波透射法檢測，檢測數量不少于總樁數的10%，且不少于10根。

由于業(yè)主工期要求很緊，為確保工期，施工單位提出取消施工前專門試樁的建議，具體建議如下：因人工挖孔樁工藝成熟，施工質量穩(wěn)定可靠，施工場地地質條件簡單，且本場地南側東林名郡B地塊設計方案與本工程相同，有現(xiàn)成的地質資料、設計方案和施工經驗作為參考，可直接進行工程樁施工，成樁完畢后對樁端持力層進行深層平板載荷試驗，樁端持力層進行深層平板載荷試驗結果作為樁基設計和施工的依據，以確定承載力是否滿足設計要求，當試驗結果不能滿足設計要求時，因本項目樁基為端承樁，可通過增大擴底面積、增加有效樁長或補樁等形式對已施工的樁基進行補救，而對未施工部分的樁基進行設計變更。因此，萬科西雅圖項目人工挖孔樁可不進行施工前專門試樁，直接進行工程樁施工。設計人員收到施工單位的建議后，認為根據《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ 106-2014明確要求以下三種情況必須做施工前試樁：①設計等級為甲級的樁基；②地質條件復雜，樁施工質量可靠性低；③本地區(qū)采用的新樁型或新工藝。因本工程設計等級為甲級，故必須進行施工前試樁，不能取消。

考慮工期比較緊，試樁方案做如下調整：①不要求每棟樓都進行施工前試樁，但首先開工的樓必須試樁，如果樁長不等，要分別進行，每種類型的樁最少做三組孔底平板載荷試驗；②樁身完整性檢驗采用低應變和聲波透射法檢測，檢測數量執(zhí)行《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ 106-2014；③為縮短養(yǎng)護時間提前進行樁基檢測，可添加早強劑或將樁身砼標號由C30提高至C35；④施工過程遇特殊情況及時向設計單位反饋。

4.2 地層情況與勘察報告不符

因現(xiàn)場施工條件所限，只能首先進行12#、13#樓人工挖孔樁施工，施工過程發(fā)現(xiàn)局部地層的實際情況與勘察報告所述不符：

(1)地下水情況與報告不符。許多鉆孔在開挖至4 m時出現(xiàn)地下水，且水量較大，須用水泵連續(xù)抽排。

(2)局部樁孔中風化巖層的埋藏深度與勘察報告不符。有的樁孔在開挖至5 m時遇堅硬巖石，施工難度增大。

鑒于存在的問題，項目部及時將遇到的問題向監(jiān)理及業(yè)主進行了通報，業(yè)主責令勘察單位進行補充勘察，勘察單位在相應部位補打了兩個鉆孔，鉆孔體現(xiàn)的地層情況與施工單位反映的情況相符。業(yè)主隨即將上述情況向設計單位進行反饋，設計人員經計算并綜合考慮后，確定12#樓東部1/3區(qū)域內人工挖孔樁的有效樁長變更為6 m，其他區(qū)域有效樁長執(zhí)行原設計。

4.3 樁長匹配問題

根據以往施工經驗及相關的規(guī)范規(guī)定和設計要求，人工挖孔樁的設計和施工時應考慮樁長匹配問題，一般要求相鄰樁長度之差不宜超過樁長的1/10。本工程樁基設計類型為端承樁，因地層起伏較大，持力層的埋深不同，導致同一棟樓出現(xiàn)樁長不等的情況，有6 m、8 m、10 m、15 m等多種樁長，不符合樁長匹配原則。針對這一問題，設計人員答復如下：本工程設計樁型為端承樁，相鄰樁不會出現(xiàn)一為端承樁、一為端承摩檫樁的情況，因地層原因，同一棟樓雖然存有樁長不同的情況，但樁頂設有筏板，有效解決了樁長匹配問題，樁基施工單位可以放心施工。

4.4 施工速度問題

由于人工挖孔樁必須采取井下作業(yè)，存在許多不安全的因素及隱患，挖孔過程勞動強度大，受天氣影響明顯，遇地下水較高時抽水對周邊建筑物的影響比較大，單樁施工速度緩慢，萬科西雅圖項目開工之初的施工進度完全不能滿足業(yè)主對樁基施工工期的節(jié)點要求。針對這一問題，我們決定采取如下措施：

(1)首先，要求業(yè)主一定做好“三通一平”的保障工作，特別是場區(qū)道路，因修筑的是臨時便道，要及時維護，確保材料進場及機械設備通行要暢通無阻。

(2)根據施工前試樁的孔底載荷試驗測試數據，⑤1層完全滿足工程需要，建議將樁端持力層由⑤2層上提至⑤1層，這樣既能滿足承載力設計要求，又降低了施工難度，節(jié)省工期。

(3)局部區(qū)域地下水位較高，作業(yè)難度大，單孔抽排效果不理想，影響施工進度，建議采用基坑帷幕止水或井點降水措施。

(4) 施工過程遇堅硬巖石人工開挖確實困難時，可考慮采用爆破手段，建議采用微動爆破法，請業(yè)主協(xié)助辦理相關手續(xù)。

(5) 根據不同樓座的工期節(jié)點要求，合理安排施工順序。

(6)按照業(yè)主提供的工作面全面展開施工，確保每棟樓挖孔人員數量充沛，并根據施工進度及工期節(jié)點要求隨時增調作業(yè)人員。

上述措施經與業(yè)主、監(jiān)理協(xié)商溝通后付諸實施，經共同努力，有效保證了施工工期。

4.5 個別挖孔樁成樁后的懸臂問題

由于1#、2#樓西側的車庫開挖，致使1#、2#樓西側剛灌注完畢的人工挖孔樁的樁周土坍落，挖除后上部完全裸露，個別短樁在地層中的埋深不足2 m，形成懸臂樁，給后續(xù)工程施工留下了質量、安全隱患。樁基施工單位提醒業(yè)主及上部工程施工單位對上述情況應引起足夠重視，建議在后續(xù)工程進行施工時予以安全性評估，及時采取相應防范措施，以防出現(xiàn)質量、安全問題。收到樁基施工單位的建議后，業(yè)主責令總包單位立即對該區(qū)域進行運土回填夯實，并采取相應的支護措施，及時消除隱患。經過參建各方的共同努力，施工中存在的問題得到了妥善解決，施工單位在確保質量的前提下，按合同要求圓滿完成了施工任務，得到了業(yè)主及監(jiān)理的高度好評。

5 結語

人工挖孔樁具有設備簡單，施工操作方便，無泥漿排出，對周圍環(huán)境及建筑物影響小，施工質量可靠，可全面展開施工等優(yōu)點。隨著施工技術的改進，在有地下水、流砂層、巖溶地層及軟硬不均等復雜地層中施工也得到了發(fā)展，能夠彌補機械施工的一些不足，得到了較為廣泛的運用。