中冶华天南京工程技术有限公司 南京 210008
摘要：本文根据某沿海工程地质条件，对土层作了一定的分析后，选择了四种常见的桩型方案（预应力管桩，混凝土灌注桩，嵌岩灌注桩，挤扩支盘桩），对其进行了综合的对比分析后，分别为不同荷载大小的棒材库和线材库地坪选择了最佳桩型，从而为类似工程的桩基方案选择提供了参考。
关键词：预应力管桩；混凝土灌注桩；嵌岩灌注桩；挤扩支盘桩
1.工程概况和地质条件
某沿海钢铁厂拟新建物流仓库2座：棒材库和线材库。棒材库为4跨连续单层厂房，跨度33m,长度207m,地坪上按区域堆放棒材，每跨26个堆垛，堆垛占地12mx12m,每垛2800t,折合均布荷载20t/ m2；线材库为单跨单层厂房，跨度38m,长度252m,地坪荷载7.5t/ m2。
拟建场地原为滩涂，属海岸地貌，地层主要为海陆交互相冲、淤积成因的淤泥土、粘性土及碎石土，基底为燕山期侵入花岗岩及其风化壳。场地地基岩土层可分为9层，有关参数如表1。
2.土层分析和选择
场地浅层地基土中，①填土层均匀性差，下卧厚层高压缩性软土②淤泥，属软土地基场地，不能满足上部结构荷载要求，不具备采用天然地基条件，应采用桩基处理。
场地中部地基土层中，③卵石工程地质性能较好，但厚度较薄且下卧软弱土层④淤泥质粘土；④淤泥质粘土属软弱土，工程地质性能差；⑤含泥卵石、⑦含碎石粘性土呈中密状态，工程地质性能较好，但局部存在软弱夹层或下卧层；⑥粉质粘土厚度较薄且仅局部场地分布；⑨强风化花岗岩、⑩中风化花岗岩工程地质性能好，无软弱下卧层。
综上所述，拟建建筑物可以采用桩基础以⑤含泥卵石、⑦含碎石粘性土或⑨强风化花岗岩、⑩中风化花岗岩为桩端持力层。
3.桩型的分析及优化选择
本工程构筑物单一，地下工程造价占工程总投资一半以上，对桩基方案进行优化设计是节约成本最行之有效的方法。
（1）预应力管桩。预应力管桩是预应力技术与离心制管技术相结合的产物[1],应用范围十分广泛，其制作及质量要求已有国家标准图集《预应力混凝土管桩》10SG409。其优点是单位面积承载力高且单位承载力造价便宜；规格多样，搭配灵活；施工速度快、工效高、工期短；施工现场整洁、文明，监理、检测方便等。
本工程⑤含泥卵石层以上除③卵石层外均为软弱土层，很难提供有效的桩侧摩阻力，而⑤含泥卵石层及以下为碎石层，土层压缩模量均较高，预应力管桩将仅能部分打入该层，很难达到一定的深度，这样其承载力就会十分有限。针对棒材库，其地坪荷载过大，在有限的空间内，较小的单桩承载力很难具有优势，只能增加桩的数量，但是桩数过多，而管桩又属于挤土桩，这样挤土效应将会十分明显，如果桩距设计不当，将很可能将附近桩基挤偏，应安排合理的打桩顺序。针对线材库，其地坪荷载较小，承载力达到要求应该不难，在应用中具有一定的优势。
（2）混凝土灌注桩。混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。其最大的优点是适应性比较强，对场地和土层无要求，能实现大孔径，长桩身的大型桩基础。
本工程⑤含泥卵石层以下均可作为桩端持力层，但承载力较小，因而桩数会较多，而混凝土灌注桩自身又需要成孔，混凝土还需要养护，在有限的工期内完成的难度较大；⑤层以上又多为淤泥，容易塌孔，无形中增加了施工的难度。
（3）嵌岩灌注桩。嵌岩灌注桩是桩的下段嵌入岩体中的钻孔灌注桩，嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力，从而带来了承载力的大幅提高。本工程中，嵌岩灌注桩较混凝土灌注桩仅需延长10m就可嵌入⑩中风化花岗岩中,而单桩承载力则提高了一倍，这样桩的数量就明显减少了，工期和施工难度也都会大大减少。
（4）挤扩支盘桩。挤扩支盘桩是采用挤扩工艺在钻孔侧面不同部位形成若干分支和承力盘的钢筋混凝土灌注桩[2]。其特点是在不增加桩长的同时，能通过挤扩支盘，增大桩的承载力，节约了材料与机具的投入，降低了工程造价，其单方混凝土提供的竖向承载力是普通灌注桩的1.7~2.2倍。
本工程⑤含泥卵石层以下均是性能较好的土，适合支盘的成型，这样就能将桩长范围好土层的端阻力充分利用起来，以缩短桩长。但其支盘的可靠性还值得商榷，需要一定的技术投入。
从技术上讲，几种桩型各有优缺点，通过合理的设计和施工都能达到承载要求，见图1。
从经济性上讲，总造价的高低成了选择的主要因素，对比如下表：
对于棒材库，地坪荷载较大，桩基方案选择单桩承载力大者更合理，而挤扩支盘桩在单桩承载力和经济性上都具有非常明显的优势，桩长较短且桩数较少，既节约了材料，又因为数量少而缩短了工期，是应该选择的最佳桩型。
2.土层分析和选择
场地浅层地基土中，①填土层均匀性差，下卧厚层高压缩性软土②淤泥，属软土地基场地，不能满足上部结构荷载要求，不具备采用天然地基条件，应采用桩基处理。
场地中部地基土层中，③卵石工程地质性能较好，但厚度较薄且下卧软弱土层④淤泥质粘土；④淤泥质粘土属软弱土，工程地质性能差；⑤含泥卵石、⑦含碎石粘性土呈中密状态，工程地质性能较好，但局部存在软弱夹层或下卧层；⑥粉质粘土厚度较薄且仅局部场地分布；⑨强风化花岗岩、⑩中风化花岗岩工程地质性能好，无软弱下卧层。
综上所述，拟建建筑物可以采用桩基础以⑤含泥卵石、⑦含碎石粘性土或⑨强风化花岗岩、⑩中风化花岗岩为桩端持力层。
3.桩型的分析及优化选择
本工程构筑物单一，地下工程造价占工程总投资一半以上，对桩基方案进行优化设计是节约成本最行之有效的方法。
（1）预应力管桩。预应力管桩是预应力技术与离心制管技术相结合的产物[1],应用范围十分广泛，其制作及质量要求已有国家标准图集《预应力混凝土管桩》10SG409。其优点是单位面积承载力高且单位承载力造价便宜；规格多样，搭配灵活；施工速度快、工效高、工期短；施工现场整洁、文明，监理、检测方便等。
本工程⑤含泥卵石层以上除③卵石层外均为软弱土层，很难提供有效的桩侧摩阻力，而⑤含泥卵石层及以下为碎石层，土层压缩模量均较高，预应力管桩将仅能部分打入该层，很难达到一定的深度，这样其承载力就会十分有限。针对棒材库，其地坪荷载过大，在有限的空间内，较小的单桩承载力很难具有优势，只能增加桩的数量，但是桩数过多，而管桩又属于挤土桩，这样挤土效应将会十分明显，如果桩距设计不当，将很可能将附近桩基挤偏，应安排合理的打桩顺序。针对线材库，其地坪荷载较小，承载力达到要求应该不难，在应用中具有一定的优势。
（2）混凝土灌注桩。混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。其最大的优点是适应性比较强，对场地和土层无要求，能实现大孔径，长桩身的大型桩基础。
本工程⑤含泥卵石层以下均可作为桩端持力层，但承载力较小，因而桩数会较多，而混凝土灌注桩自身又需要成孔，混凝土还需要养护，在有限的工期内完成的难度较大；⑤层以上又多为淤泥，容易塌孔，无形中增加了施工的难度。
（3）嵌岩灌注桩。嵌岩灌注桩是桩的下段嵌入岩体中的钻孔灌注桩，嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力，从而带来了承载力的大幅提高。本工程中，嵌岩灌注桩较混凝土灌注桩仅需延长10m就可嵌入⑩中风化花岗岩中,而单桩承载力则提高了一倍，这样桩的数量就明显减少了，工期和施工难度也都会大大减少。
（4）挤扩支盘桩。挤扩支盘桩是采用挤扩工艺在钻孔侧面不同部位形成若干分支和承力盘的钢筋混凝土灌注桩[2]。其特点是在不增加桩长的同时，能通过挤扩支盘，增大桩的承载力，节约了材料与机具的投入，降低了工程造价，其单方混凝土提供的竖向承载力是普通灌注桩的1.7~2.2倍。
本工程⑤含泥卵石层以下均是性能较好的土，适合支盘的成型，这样就能将桩长范围好土层的端阻力充分利用起来，以缩短桩长。但其支盘的可靠性还值得商榷，需要一定的技术投入。
从技术上讲，几种桩型各有优缺点，通过合理的设计和施工都能达到承载要求，见图1。
从经济性上讲，总造价的高低成了选择的主要因素，对比如下表：
对于棒材库，地坪荷载较大，桩基方案选择单桩承载力大者更合理，而挤扩支盘桩在单桩承载力和经济性上都具有非常明显的优势，桩长较短且桩数较少，既节约了材料，又因为数量少而缩短了工期，是应该选择的最佳桩型。
论文作者:胡涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：承载力论文; 土层论文; 卵石论文; 混凝土论文; 地坪论文; 预应力论文; 荷载论文; 《基层建设》2018年第7期论文;