高层建筑桩基勘察设计与施工探讨

高层建筑桩基勘察设计与施工探讨
随着我国高层建筑的高度增加，其总质量也在增加，单桩承载力的要求越来越高。

勘察工作为设计提供详细可靠的参数，设计出更合理的基础形式和更经济的桩形。

安全可靠、施工方便、造价低廉和合理应用的理念将越来越溶于高层建筑的勘察、设计和施工中去。

1 勘察工作中需解决的问题
（1）高层建筑的勘察工作中，场地内不良地质作用的成因、类型危害程度和分布范围的查清是极为重要的。

由此提出对不良地质的处理措施的建议，提供准确无误的岩土参数。

（2）提供场地岩石和土的物理力学参数，给出合理的地基承载力特征值。

（3）对地基基础设计方案进行论证分析，并提交合理经济的地基基础桩基设计的建议，要求满足施工、设计所需的岩土参数。

（4）高层建筑的勘察工作中，若采用桩基础作为基础形式，必须给出桩的适宜性、桩基类型和持力层选择的意见，提供端阻力、桩的侧阻力等设计计算参数；对施工对周边环境的影响、成桩可行性及桩基施工中应注意的问题提出建议。

（5）对基坑的开挖方式、支护方式进行简单的介绍；提供抗浮设防水位；提供基坑降排水方法及设计参数；对施工中应注意的问题提出建议。

2 工程实例
某工程场由A1、A2、A3、A4共4栋建筑物和地下车库组成。

A1、A2主楼层数地上为22层，A3、A4楼层数地上为16层。

2.1 勘察工作中有关事项的布置
（1）勘探点是在设计布置的基础上，根据场地岩土层条件、结合本工程特点，拟采用的基础形式，按相关规范要求进行了调整。

勘察点主要布置在构筑物的角点、周边和柱网布置。

勘探点间距需要满足灌注桩相应设计的要求。

（2）按照土工试验按照《土工试验方法标准》进行室内试验方法；物理性试验：密度采用环刀法、含水量采用烘干法、塑限采用滚搓法、液限采用76g 瓦氏圆锥仪法，颗粒分析采用筛析法及比重计联合测定渗透试验采用变水头法。

常规压缩试验采用快速法。

抗剪强度试验采用直剪快剪、直剪固快和无侧限抗压强度。

2.2 工程地质条件
场地原地势较低洼，后堆土填积原，有沟塘已填埋整平。

场地没有堆载物及构筑物，工程地质条件如下
①层素填土（Qml）--层厚0.50～1.20m，层底标高为17.16～23.17m。

灰褐色、灰黄色，湿，松散状态。

主要成分为粘性土，属欠固结土，浅部含植物根茎及少量建筑垃圾。

③1层粘土（Q3al+pl）--该层局部分布。

层厚0.30～2.30m，层底标高14.86～
22.77m。

灰黄、褐黄色，硬可塑状态，含氧化铁、铁锰结核、高岭土等。

该层土无摇振反应，有光泽，干强度高，韧性高。

其静力触探比贯入阻力Ps值值为
2.37MPa。

③2层粘土（Q3al+pl）--层厚为5.90～10.50m ，层底标高8.41～14.07m。

灰黄色、褐黄色，硬塑状态，含氧化铁、铁锰结核、高岭土等。

无摇振反应，有光泽，干强度高，韧性高。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为3.55～3.73MPa，平均值为3.66MPa。

④层含角砾粘土（Q3al+pl）--层厚为0.50～4.10m ，层底标高7.66～12.68m。

灰黄色、褐黄色，硬塑状态，无摇振反应，有光泽，干强度高，韧性高。

含高岭土，含砂、砾石，次棱角、棱角形，一般粒径1mm～20mm，最大粒径40mm，砂、砾石含量5%～20%。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为4.10～5.52MPa，平均值为4.68MPa。

⑤1层全风化泥岩（K）--層厚为1.20～10.50m ，层底标高2.18～10.90m。

紫红色，全风化，原岩结构可辨认，岩体基本遭风化破坏，遇水极易崩解，呈土状，手易捏碎，成分以粘土矿物为主，属极软岩类，干钻易钻进，水钻较快。

天然单轴抗压强度标准值0.39MPa。

岩体基本质量等级为Ⅴ类。

⑤2层强风化～中风化泥岩（K）--层厚为1.00～7.70m ，层底标高-0.18～
7.15m。

紫红色，强风化～中风化，原岩结构明显，岩体部分遭风化破坏，遇水极易崩解，极破碎，岩芯呈短柱状，手能捏碎，成分以粘土矿物为主，属极软岩类，干钻可钻进，水钻较快。

天然单轴抗压强度标准值1.46MPa。

岩体基本质量等级为Ⅴ类。

⑤3层中风化泥岩（K）--最大揭露厚度19.00m。

紫红色，中风化，原岩结构明显，岩体部分遭风化破坏，遇水易崩解，较破碎，岩芯呈长柱状，成分以粘土矿物为主，属极软岩类，干钻不易钻进，水钻慢。

天然单轴抗压强度标准值2.25MPa。

岩体基本质量等级为Ⅴ类。

2.3 地基与基础方案及桩形选用分析
本工程由4栋建筑和地下车库组成，A1、A2主楼22层，裙房4层，典型单柱轴力22000KN，最大单柱轴力约35000KN；A3、A4主楼16层，典型单柱轴力20000KN，最大单柱轴力约30000KN。

本工程主楼荷载大，而地下车库面积较大，深度较深，柱下净浮力较大。

场地浅部土层工程性质较差，含水层厚度大且地下水位埋藏浅。

所以，本高层建筑工程不宜采用天然地基，推荐采用桩基础。

根据本本工程勘察出场地的特点，场地岩土层分布及工程性质，结合地区类似工程经验首选钻孔嵌岩灌注桩。

由于泥岩遇水易崩解，建议采用干作业钻孔桩。

2.3.1 桩基持力层选用和桩长控制
建议以⑤3层中风化岩层作为高层建筑的持力层，采用钻孔嵌岩灌注桩方案，从场地岩土层分布情况分析，为充分发挥岩层侧阻力和端阻力，控制桩底沉渣，建议高层部分适当加大嵌岩深度；地下车库在满足抗拔承载力的前提下可按桩长控制。

2.3.2 嵌岩灌注桩单桩承载力估算
桩基以⑤3层中风化泥岩作为持力层，采用钻孔嵌岩灌注桩，按《建筑桩基技术规范》公式，初步估算单桩竖向极限承载力标准值见表2。

3 设计与施工的建议
（1）为保证施工安全，在桩基设备进场前，要对场地进行整平并且压实。

（2）钻孔灌注桩施工中易塌孔和缩径，施工中应控制成桩速度，注意泥浆比重，保证桩身质量。

（3）钻孔灌注桩孔底沉渣厚度直接影响桩端和桩侧阻力的充分发挥，场地厚层砂土塌孔会影响桩基质量。

应在钻孔达到设计要求的深度后，认真做好清孔和沉渣量测工作，控制沉渣厚度不超过规范要求，确保单桩承载力的正常发挥。

（4）场内基岩主要为极软岩，强度低，浸水易软化。

钻孔桩达到设计要求的嵌岩深度后，应及时浇注混凝土，缩短成孔和浇注的时间，防止岩层长时间浸水软化，降低桩的侧阻力、端阻力。

4 结论
根据勘察提供的参数设计，本工程采用钻孔灌注桩，以中风化泥岩作为主楼的持力层；桩型同样采用钻孔灌注桩，按桩长控制。

综上所述，通过对本工程的勘察工作，通过野外原味测试实验、室内实验，从而确定高层建筑的桩形参数选择，对高层建筑桩基部分的设计时尤为重要，准确的选择大大节约了成本、缩短了工期，加快了工程进度。