上海地区施工勘察在桩基设计优化中的应用
——以浦东新区某技术研发大楼项目为例

李德璇

（上海申元岩土工程有限公司，上海 200011）

1 工程概况

拟建“浦东新区某技术研发大楼”位于上海市浦东新区唐银工业小区某地块。本工程用地面积约53 810 m2，总建筑面积约96 000 m2。

项目包括2幢6层商办综合楼A1和A3、1幢2层动力中心楼、1幢2层110 kV用户站、1幢3层商办综合楼A2和4层商办综合楼B、C、D以及场地东侧地下1层人防汽车库等建筑。基坑最大埋深约9.0 m，拟建建筑物均拟采用桩基。

本项目为上海市重大建设工程项目。拟建筑物建成后将作为数据中心，配有大量精密电子设备，因此本项目对地基沉降敏感性较高。场地位置如图1所示。

图1 场地位置

2 岩土工程详细勘察

拟建“浦东新区某技术研发大楼”位于上海市浦东新区唐银工业小区，该地区为上海地区“滨海平原”地貌类型，拟建场地原为农业用地。为详细查明拟建场地内各土层物理力学性质及层面分布情况，本项目采取了多种勘察手段，如现场野外钻探取土、标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验、现场注水试验、潜水水位观测和浅层螺纹孔等方法，同时结合室内土工试验等勘察手段对整个场地进行全面的详细勘察工作。根据搜集的周边地块地质资料，该区域受古河道切割影响较为严重，土层变化较大。

项目地质条件的复杂性主要为以下2个方面。

（1）浅部土层：场地原为农田，1.0 m深度范围内为素填土，拟建场地范围内有多条暗浜，分布有浜填土，暗浜分布处填土厚度最深约4.3 m左右。

（2）深部土层：拟建场地60.0 m深度范围内地层均为第四系松散沉积物，主要由饱和黏性土、粉性土及砂土组成，拟建场地深度20 m范围内未钻见全新世Q4饱和成层的砂质粉土或砂土分布，因此判定本拟建场地无液化土层，为不液化场地。拟建场地约25.0 m深度范围内均为土性较差的软黏性土，场地西侧区域为正常沉积土层，深度26.0～29.0 m沉积有暗绿色粉质黏土（硬土）；场地东侧区域受古河道切割影响较大，缺失暗绿色粉质粘土，分布有上海地区溺谷相的⑤3层、⑤4层土，古河道切割深度最大约37.0 m，切割深度范围内均为土性较差的土层；场地37.0 m以下土层为土性较好的砂质粉土或粉砂层。

特殊试验项目：为更加全面了解本场地土层情况，得到更详尽的土层参数，我们在场地拟建埋深9.0 m基坑边界布置2个十字板剪切试验孔和2个现场注水试验孔，并根据十字板剪切试验结果和现场注水试验孔试验结果结合野外取土资料、室内土工试验对场地内土层划分情况进行综合判断。特殊试验项目试验结果验证了野外记录及室内土工试验对土层划分的合理性，并提供了相应的特殊试验参数。

装置投产初期生产举步维艰。在国内它是一个先天不足的“头产儿”，一无先例、二无经验，当装置出现一些问题，常会令操作者迷惑不解。操作过程稍有偏差，流量、温度和压力等参数就会偏离控制值，几秒钟后反应器压力就会失控，造成气相物料超压排放，俗称“放炮”。单就超压排放损失的物料一项，价值少则几千元、多则上万元。1971年，装置开车投产的第二年，“放炮”次数就达20多次。

桩基涉及土层物理力学参数：对所取土样进行相关土工试验，根据原位测试结果及土工试验结果，结合上海地区经验得到的桩基涉及土层物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学性质表

针对该地块的勘察结果表明：本场地有古河道切割区分布，且部分区域切割较深，但拟建场地深部土层相对较稳定，第四纪以来，未见活动的断层、断裂等地质构造，适宜本工程建设。

3 桩基设计及施工

3.1 桩基设计

拟建A1、A3商办综合楼建成后将作为本项目数据中心，对于桩基承载力要求较高。

本工程拟建A1、A3商办综合楼抗压桩均采用柱下桩基方案[2]，采用Φ400 mm～Φ600 mm的PHC预应力管桩，每柱下7~8根桩。由于拟建A1、A3商办综合楼位于古河道和正常地层不同区域，桩基需采用不同的桩长和持力层，相邻孔持力层变化较大，由于不同的区域土层组合差异较大，同一建筑在不同的区域产生的地基变形差异也较大，因此根据不同区域设计了不同的桩长和持力层，正常地层区域设计桩端入土深度约36.0 m，桩长27.0 m，持力层为⑦1-2层砂质粉土层；古河道切割区域及过渡区域设计桩端入土深度约42.0 m，桩长33.0 m，持力层为⑦2层粉砂层。桩基设计方案如图2所示。

图2 桩基设计方案示意图

3.2 工程桩施工

本工程拟建A1、A3商办综合楼工程桩施工主要应考虑2个区域：正常沉积区和古河道切割区。

场地南侧为平安银行数据处理中心，东侧交通银行，环境较为敏感，PHC桩施工时不宜采用锤击桩，因此，本工程采用静压方案进行工程桩的施工。

持力层上部土层以黏性土和松散粉土为主，预制桩沉桩较便利，选择了合适的沉桩设备。施工期间确保了沉桩连续施工，避免长时间停留导致沉桩困难，同时合理确定接桩时桩端停留层位。沉桩前，进行了试沉桩，确定合理沉桩控制参数和合适施工机械。当以第⑦2层为桩基持力层时，局部将穿过一定厚度的⑦1-2层，并进入第⑦2层一定深度，沉桩有一定的沉桩难度，选择了合适的沉桩设备，并确保了桩身结构强度及质量；确定了合理的沉桩流程及适当的控制沉桩速率。

3.3 施工中遇到的问题分析

本工程采用静压桩桩基施工过程中发现，在场地内正常沉积区域和古河道切割区域过渡区域已施工工程桩中有大量（约35%）工程桩欠送2.0～5.0 m或者沉桩到设计标高后桩基承载力达不到要求的情况发生。综合来看，桩基施工中，桩端进入持力层厚度约4.0～7.0 m时会发生工程桩欠送的情况，为减少后续施工大面积出现工程桩欠送的情况，桩基施工暂时停止，待桩基施工方案调整后再次施工。

通过桩基施工情况对上述问题进行分析并经过专家组会议讨论，得出结论：上述问题发生的原因为场地内正常沉积区和古河道切割区过渡区域土层变化较大，建议对该过渡区域进行施工勘察，以进一步探明该区域土层分布情况，另外，工程桩宜考虑选用开口型钢桩尖并将管桩壁厚由110 mm改为130 mm。

4 施工勘察及桩基设计方案优化

4.1 施工勘察

根据专家意见，对该地块正常沉积区和古河道切割区过渡区域采用了静力触探测试的方法进行了施工勘察[3]，对该过渡区域进行了静探孔加密，孔深45.0 m，共加密17个静探孔，孔距控制在15.0 m以内，综合利用静力触探孔比贯入阻力曲线和之前已完成的勘探孔数据所绘制的剖面图直观地反映出更加详细的正常沉积区和古河道切割区过度区域的土层分布情况，为设计调整桩基方案提供依据。施工勘察方案如图3所示。

图3 施工勘察方案

4.2 桩基设计方案优化

设计方根据施工勘察报告对地块正常沉积区和古河道切割区过渡区域进行了桩基参数的调整，对原方案中发生工程桩欠送情况的区域结合施工勘察报告进行了减小桩长的处理，对原桩基方案中出现沉桩到设计标高后桩基承载力达不到要求的区域进行增加桩长的处理，选用开口型钢桩尖并将管桩壁厚改为130 mm。

施工方对施工方法进行了改进，采取措施保证了桩基施工时工程桩的垂直度等施工工程参数，并严格按照设计要求的时间和区域进行施工。

4.3 过渡区域工程桩施工结果分析

根据设计调整后的地块正常沉积区和古河道切割区过渡区域的桩基施工方案，施工方再次对该过渡区域进行了桩基施工，经统计，施工30根工程桩中有2根出现了欠送情况，欠送高度1.0～2.0 m，没有出现沉桩到设计标高后桩基承载力达不到要求的情况。

桩基施工结果表明：根据施工勘察报告调整后的桩基施工方案大大减少了工程桩欠送及沉桩到设计标高后桩基承载力达不到要求的情况，桩基施工中沉桩困难得到了明显改善。

5 结束语

通过对浦东新区某技术研发大楼复杂地质情况的勘察，以及对该特殊场地的桩基设计调整和工程桩施工调整，获得以下经验。

（1）对复杂地质情况下进行的重大工程建设项目，应采用多种勘察方法探明场地地质情况，以查明拟建场地深部土层的稳定性，是否适宜重大工程建设，并获取全面的地质资料供设计使用。

（2）复杂地质情况下工程桩施工时若遇到大面积沉桩困难，可进行施工勘察，根据施工勘察结果调整桩基设计参数及施工方案，以顺利进行工程桩施工。

（3）施工勘察宜采用静力触探试验孔的方案进行，可较为直观地反映出正常沉积区和古河道切割区过渡区域的土层分布情况，为设计优化桩基设计方案提供依据。