京陽(yáng)水泥廠為5000t/d熟料的特大型干法水泥廠，其主生產(chǎn)線上建（構(gòu)）筑物多為重型結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜。該廠廠址緊靠長(zhǎng)江大堤，地表上部覆蓋淤泥質(zhì)軟土，厚度達(dá)30m~35m，基巖埋置深度為40m~50m，其中還有相當(dāng)部分的場(chǎng)地是由河塘新近堆填而城，土質(zhì)情況更差。為了使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在既滿足工藝設(shè)備需要、結(jié)構(gòu)又安全可靠的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，我們對(duì)于使用要求負(fù)載形式及大小不同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況，采用了不同的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案和地基處理方案，現(xiàn)就不同方案的設(shè)計(jì)思想及工程實(shí)踐作一介紹。
1 嵌巖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)
1.1 樁基類型的選擇
根據(jù)京陽(yáng)廠場(chǎng)地的工程地質(zhì)特點(diǎn)，重負(fù)荷車間必須采用樁基礎(chǔ)，但選用何種樁型更加合理經(jīng)濟(jì)卻是值得探討的。目前常用的有鋼樁、打入式（或靜壓）鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼筋混凝土鉆孔（或沉管）灌注樁等幾種樁型。
施工角度看，鋼樁、鋼筋混凝土預(yù)制樁施工工藝較為簡(jiǎn)單，加之制樁在地面進(jìn)行，其樁身質(zhì)量容易保證；而鉆孔灌注樁施工工藝相對(duì)較為復(fù)雜，清孔要求高，且樁身質(zhì)量不易控制。
但從本工程的結(jié)構(gòu)受力及地質(zhì)情況來看，以采用高承載力的大樁來承受較大的垂直及水平荷載較為理想。鋼樁及鋼筋混凝土預(yù)制樁因受打樁能力的限制，只能進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層一定量，且樁斷面不易過大，故其單樁承載力不高。只有鉆孔灌注樁能取用較大直徑的斷面，并將樁端嵌入完整的中、微風(fēng)化巖層，獲得相當(dāng)高的單樁承載力。另外，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的樁平面布置來看，對(duì)多數(shù)重載車間只能采用密集型的布樁方式，而打入式預(yù)制樁雖然在樁中心距上做了適當(dāng)?shù)目刂?，但在大面積范圍內(nèi)布樁施打還是經(jīng)常出現(xiàn)后打樁將先打樁向外側(cè)或向上隆擠，從而將先打樁推斷或拉斷，因此，選用高承載力、少樁布樁方案明顯優(yōu)于低承載力、多樁數(shù)的布樁方案。
從經(jīng)濟(jì)比較來看，就本工程而言，由于打入式鋼樁、打入式鋼筋混凝土預(yù)制樁、沉管灌注樁等幾種樁型的單樁承載力不高，樁數(shù)明顯增多，故材料用量大，單價(jià)較高；而鉆孔灌注樁單樁承載力較高，樁數(shù)較少，材料用量相應(yīng)下降，且單價(jià)較低。綜上所述，可知鋼樁最貴，鋼筋混凝土預(yù)制樁其次，鉆孔灌注樁最便宜，且鉆孔灌注樁直徑越大越經(jīng)濟(jì)。以熟料、生料及水泥七座筒倉(cāng)為例，當(dāng)采用大直徑鉆孔灌注樁時(shí)，基樁工程造價(jià)為1500萬元左右，而當(dāng)采用打入式鋼筋混凝土預(yù)制樁時(shí)工程造價(jià)則為2400萬元左右，二者相差900萬元。從全廠的樁基工程來看，按保守的方法計(jì)算，采用鉆孔灌注樁比采用打入式預(yù)制樁至少能節(jié)省費(fèi)用2000萬元以上。通過各方面的分析比較，我們認(rèn)為，只要相應(yīng)采取一些技術(shù)及管理措施，克服鉆孔灌注樁施工的不利影響，京陽(yáng)工程選用以大直徑鉆孔灌注樁為主的樁型是最優(yōu)化的設(shè)計(jì)選型。
1.2 樁基設(shè)計(jì)及承載力的確定
根據(jù)全廠建（構(gòu)）筑物的不同，我們分別采用了直徑為1.2m、1.0m、0.8m、0.6m的鉆孔灌注樁，其中大部分為φ1.2m的樁型。一般來說，單樁承力使用得越高，其經(jīng)濟(jì)效益就越好，而采用嵌巖灌注樁，通過嵌巖段的側(cè)阻力和樁端阻力來獲取較高的單樁承載力是最好的方法。但是，鉆孔灌注樁的主要缺點(diǎn)之一就是孔底沉渣清理困難，并且這一缺陷又直接導(dǎo)致樁端阻力的急驟下降，對(duì)這個(gè)問題怎么認(rèn)識(shí)，又何解決這一問題？讓我們先來分析一下嵌巖灌注樁的承載情況：嵌巖樁的垂直承載力由土的總側(cè)阻力、嵌巖段總側(cè)阻力及樁端阻力三部分組成，其荷載傳遞主要與樁的長(zhǎng)徑比及嵌巖深度有關(guān)。對(duì)于粗短的嵌巖樁，在外荷載的作用下樁端阻力較樁側(cè)阻力先期發(fā)揮出來，且樁端阻力占承載力的主要部分，這是典型的端承樁；但對(duì)于京陽(yáng)工程這種樁長(zhǎng)徑比大于35的情況而言，在外荷載的作用下則是樁側(cè)阻力先于樁端阻力發(fā)揮出來，且以樁側(cè)阻力（包括樁側(cè)土層及嵌巖段的側(cè)阻力）占承載力的絕大部分，與摩擦型樁類似，而且當(dāng)嵌巖深度大于樁徑5倍時(shí)，其樁端阻力幾乎接近于零。因此，對(duì)于這種長(zhǎng)徑比較大的嵌巖樁，除了設(shè)計(jì)上嚴(yán)格控制沉渣厚度、施工上采用較為先進(jìn)的清渣工藝外，利用其嵌巖段側(cè)阻力大、端阻力小的特點(diǎn)設(shè)計(jì)上嚴(yán)格控制沉渣厚度、施工上采用較為先進(jìn)的清渣工藝外，利用其嵌巖段側(cè)阻力大、端阻力小的特性，將嵌巖深度控制在一定范圍內(nèi)，則可以認(rèn)為孔底沉渣對(duì)承載力的影響是很小的，為此，對(duì)樁長(zhǎng)徑比大于3.5、φ1.2m的樁型，我們將嵌入中等風(fēng)化巖的最大深度為5.2m(4.33D)，根據(jù)規(guī)范提供的估算公式，求得單樁垂直極限承載力為Quk=20692kN，其中樁側(cè)土層的側(cè)阻力占29.3%，嵌巖段側(cè)阻力占66.3%，而樁端阻力僅占4.4%。為了對(duì)估算的單樁承載力進(jìn)行驗(yàn)證，以獲得真實(shí)的承載力，我們亦進(jìn)行了試樁，試樁結(jié)果見下表。
