浅谈花岗岩地区地基基础处理的应用

浅谈花岗岩地区地基基础处理的应用
谭创荣
摘要:笔者结合工程实例分析采用静压预应力管桩时局部桩位遇孤石, 有效桩长不能满足设计要求, 采用人工挖孔桩进行局部地基基础处理的设计思路。
关键词: 岩土工程；人工挖孔桩;软弱下卧层验算
在花岗岩地区, 残积土和风化岩是新鲜岩层在物理风化作用和化学风化作用及生物风化作用下形成的物质。残积土是原岩受到完全的风化,未经搬运而残留在原地的土状物,很少保持原岩的性质;风化岩是原岩受风化程度较轻, 大部分仍保留原岩的性质。由于孤石存在, 挤土桩将无法贯穿,冲、钻、挖孔桩虽能贯穿, 但施工工期较长、费用高。对建筑物桩基础局部桩位, 若该桩位下遇串珠状孤石, 将给基础施工带来困难, 对于某些荷载一般的建筑物, 应充分利用孤石下相对软弱下卧层的强度, 通过对其承载力的验算, 当软弱下卧层的承载力能满足要求时, 可将基础持力层座落在孤石上, 不必穿过孤石进人以下稳定基岩, 这样, 既缩短工期, 又节省工程造价。广东某大厦基础局部桩位采用上述方法, 并取得成功。
一、工程概况
广东某大厦为9层, 设置1层地下室,深3.85m , 建筑面积13834.96m2 , 单柱最大荷重8500kN。基础为预应力高强混凝土管桩, 设计总桩数为153根, 型号为PHCφ500一125A及PHCφ500一125AB,单桩竖向承载力特征值为:1800kN。
在桩基施工过程中, 大部分桩能沉至设计的深度,满足设计要求,但部分桩遇孤石而桩身断裂、桩头破碎或有效桩长不能满足设计要求。仅轴⑦～○C和⑦～○D承台有效桩长小于8m , 提交设计单位进行处理。
应业主要求,对轴⑦～○C和⑦～○D承台进行补勘, 补勘孔号为bkl和bk2, 见图1 。
二、场地岩土工程地质条件及水文地质条件
拟建场地内分布的主要岩土层自上而下为:杂填土,第四系冲洪积粘土、粉质粘土, 第四系残积土, 燕山晚期花岗岩。由于风化不均匀, 残积土中局部有孤石。
补勘bkl 钻孔地质概况如下:
○1杂填土:灰褐色,湿, 稍密状, 厚度3.0m。
○2粘土:灰褐、灰黑色, 可塑, 埋深3.0 m , 厚度3.8m。
○4残积砂质粘性土:灰黄色, 可一硬塑, 埋深6.80m , 厚度9.2m 。其中孔深8.50～9.90m 为砂砾状强风化花岗岩孤石, 孔深9.90～14.70 m 为微风化花岗岩孤石。
○6砂砾状强风化花岗岩:灰褐色, 埋深16.0m , 厚度2.0m。
○8微风化花岗岩:灰白、肉红色, 岩芯呈长柱状, 埋深18.0m , 揭露厚度5.5m。
各岩土层主要物理力学指标如表1 所示。
地下水主要为杂填土中的潜水, 强风化岩中的基岩裂隙水。地下水混合稳定水位为0.6m。

注:表中人工挖孔桩参数为极限值,预应力管桩参数为特征值􀀁
三、桩基处理方案选择
根据轴○7～○C和轴○7～○D承台地质情况,残积土夹有孤石,且埋藏较浅, 静压桩有效桩长小于5m , 无法满足设计要求。经勘察、设计、施工单位协商, 采用送桩器先探明孤石分布范围, 再商定处理方案, 结果送桩器沉入7～9m后无法继续沉入, 且探查范围为直径5m 范围内。但因孤石下为残积土相对软弱下卧层, 应对桩端持力层下的软弱下卧层进行强度验算, 校核其承载力能否满足要求。
四、软弱下卧层验算
1. 计算公式
参照《建筑桩基技术规范》(JGJ 94一2008 )式5.4.1一1和《建筑桩基技术规范》(JGJ49一49)式5.2.13一3:

3.软弱下卧层验算
对于轴○7～○C承台桩:

下卧残积土软弱层承载力满足设计要求。
对于轴 ○7～○D承台桩计算方法同上。
五、施工结果
在轴○7～○C和轴 ○7～○D承台采用人工挖孔桩单柱单桩进行处理, 桩径φ2000㎜ , 扩大头直径φ3000㎜, 持力层位于微风化花岗岩孤石上。由于桩长较小, 持力层未进行嵌岩,设计上桩底采取抗滑锚杆,锚杆采用φ25mm 的钢筋, 水泥砂浆强度为30MPa，钢筋锚入微风化花岗岩孤石500㎜, 采用梅花型布置, 桩身采用C30混凝土。设计时, 适当加强基础刚度和上部结构的整体性。该工程主体结构验收一年多后, 经现场沉降观测,实测累计最大沉降量为11㎜,最小沉降量为9mm ,相邻柱沉降差3mm , 沉降稳定, 符合设计要求。
六、结语
(1) 花岗岩地区, 由于风化不均匀, 残积土常会分布大小不一的球状风化体(孤石) , 使得土体在水平和垂直方向上均匀性较差。对桩基施工带来不便。
(2) 在拟建场地内若分布较多孤石, 地基的均匀性差, 一般不宜采用静压桩。采用静压桩遇孤石时, 对沉桩造成困难, 桩不能沉到预计深度, 且易引起桩倾斜、桩身断裂及桩头破碎。设计时一般根据孤石的埋藏情况确定是否采用补桩、移孔或其它处理措施, 并以压力表终压值评估桩的单桩竖向极限承载力。
(3)对于孤石埋藏较浅,静压桩入土有效桩长不能满足设计要求时, 首先建议进行补勘,了解孤石的风化程度。对于全、强风化花岗岩孤石,可采用引孔处理, 引孔直径一般为设计桩的4/5 倍, 引孔深度一般穿越硬夹层;设计时适当加强基础刚度和上部结构的整体性。