花岗岩孤石区管桩复合地基的应用（可编辑）

1、花岗岩孤石区管桩复合地基的应用 第 卷 年第 期 广州建筑 . 。 花 岗岩 孤石 区 管桩 复 合 地 基 的应 用李 政、林本海广州大学地下工程与地质灾害研究中心,广州 摘 要:粤东沿海地区普遍发育着花岗岩地貌,因长期的地质风化作用出现孤石群地层,随着该区域城市建设的大力扩展,基础设计和施工困扰日益突出,给工程建设造成一定障碍。本文结合粤东沿海区域地层结构及工程建设的特点,通过工程实例,分析预应力管桩复合地基在该区域应用的特点,并给出相应的处理方法。为类似地区工程建设的基础处理提供参考。关键词:花岗岩孤石区;引孔桩;管桩复合地基;地基承载力;现场检验 , ,:., . 印 . . ,. .

2、 :; ; ; ?合地基的基础形式,介绍预应力管桩复合地基在前言花岗岩孤石地区应用和处理的方法,希望对类似粤东沿海花岗岩分布区属差异性明显的断块地区工程建设的基础设计和施工提供参考。构造活动区,受区域断裂地质构造、矿物成分差异和湿热气候的影响,花岗岩风化不均而形成的球状风化体 孤石 非常发育。花岗岩孤石大小不 工程概述一、 埋深不一、缺乏规律性,这些地质问题给工 . 工程规模程建设的基础设计和施工带来极为突出的困难 。拟建工程位于粤东沿海的汕头市朝阳区.小坚硬隐伏的孤石易被误判为基岩,并造成桩区规划建筑面积达 万平方米,包括别墅群、高基工程成桩困难,或给工程增加安全隐患。针对层建筑群、多层建筑

3、群、商场和学校等;场区北、如此复杂的地质条件,如何做到安全可靠、经济 南、西三面环山,东侧面临国道。其中一期 区合理、施工方便、工期可控地选择符合工程结构 栋建筑 所在地段原为水库坝址,拟建荷载特点的基础形式,已成为工程建设中基础选为 层的高层住宅楼群,设置相连的大底盘 层型和优化的决策性步骤。本文结合汕头某工程实地下室,基础选型原设计拟采用预引孔法静压管例,对比分析该工程原设计采用预应力管桩基础, 桩基础。 经检测出现安全风险后修改调整为预应力管桩复一一李政等:花岗岩孤石区管桩复合地基的应用. 工程地质条件砂,所含碎屑物多呈棱角次棱角形状。砾质场地岩土工程勘察报告揭示.本场地的地质粘性土 残

4、积 层:基本全区分布,厚度 . 构造处于闽粤东部沿海差异性明显的断块区内。.,杂色,可塑一硬塑状态,以粗粒花岗岩风对区内影响较大的断裂带主要有北东向的钱东一惠化残积物为主,穿插中、基性岩脉的风化残积物。城断裂带、北西向的汕头一兴宁断裂带 榕江断裂原岩已风化成土状,石英、斑晶保存较完好形成和马晏山一河浦断裂带。本场地的基岩为侵入的花砂颗粒;长石类矿物则风化为粘粒;原岩结构及岗岩体及其风化岩和残积地层,岩体因受上述区矿物组分仍能分辨。由于原岩受节理切割不等和域断裂的影响出现北东向和北西向两组主要节理.风化程度的差异,故该层中普遍遇到风化程度浅节理切割后的岩块因风化程度不同形成大量花岗的中风化岩球状

5、体 孤石 及强风化岩。全风化岩孤石群体。黑云母花岗岩带:场地内局部分布,大部分缺失。根据区域地质背景,结合建设区的边坡和房 厚度 . .。杂色,湿,硬,呈土状。原岩建勘察资料,未发现有明显的活动断层迹象,地为粗粒结构花岗岩,花岗结构及矿物组合可辨。质构造总体稳定。但因周边为高边坡体,且各栋层中夹中风化岩球状体 孤石 或强风化岩。建筑的标高高差较大,属于建筑抗震不利地段。强风化黑云母花岗岩带:全区分布。钻入厚度根据总体规划,一期 区主要位于小区的东中部,. .。黄褐色,灰绿、灰白色,坚硬状态,场地标高为 . . 。为斑状粗粒结构,部分地段穿插中、基性辉绿岩场地的地层结构及岩性:素填土:场地大 脉

6、;强风化岩中常见中、微风化球状体 孤石 。部分地段分布,少数地段缺失,层厚 . 中 微 风化黑云母花岗岩:浅灰斑色,灰绿. ;黄褐色,大部分地段为新近填积,唯水 色,块状构造;岩体较破碎较完整,岩体裂隙面库坝址地段为年代较长厚度较大的填土。填积物多铁质充填,岩石组成矿物以石英、长石及其斑为区内花岗岩的风化残积砾质粘性土,其压实程 晶、黑云母为主;岩体节理、裂隙及细脉较发育。度不一,大部分地段呈松散一可塑状态。含砂粉综上所述,结合详勘报告,场地一期 区的质粘土、粗砂、砾砂层:场地仅部分地段分布, 岩土力学参数建议值 如表 所示。勘察期间测厚度为. ?. 。该层以含砂粉质粘土为主, 定综合水位标高

7、 . . 黄海高程系 ,水灰黄一黄褐色,以可塑状态为主,本层下部见透镜 位埋深 . . 孔口以下。体状流塑软塑状的淤泥质土或灰色粘土:砂土呈前期基础工程施工状况分析松散一稍密状,呈不均匀的透镜体出现。该层成因. 前期引孔管桩施工介绍类型属山前洪积冲积扇沉积物,组成物质较简由于本期的建筑为 层住宅楼群,结构荷载单,碎屑物搬运距离较近,分选性差,故其含砂不大,因此原设计的基础采用高强预应力混凝土量变化较大,部分地段可过渡为含粘土粗砂及砾表 场地一期 区地层岩土力学参数建议值表一?广帅【建筑 年第 期表 设计静载试桩 直径 情况根管桩形式。针对场地孤石无规律分布的情况,施工采用先机械预引孔再结合静压

8、法成桩,管桩直径。主体结构部分单桩设计承载力为 。非主体部分单桩设计承载力为,设计要求桩端持力层为碎石状强风化黑云母花岗岩。根据一期现场前期的施工资料,引孔总数个,已施打管桩数 根;其中管桩长度大于引孔深度的桩数为 根。桩长小于引孔深度的桩数有根;引孔过程中遇到孤石的有 根 孔,无孤石的 根 孔,部分桩孔遇到多层孤石,遇孤石概率达到 %。管桩施工有效深度小于引孔深花岗岩球状风化孤石体沿地层分布离散性度的情况如表 所示。大,规律性不强,呈明显的各向异性,球状孤石裹 管桩入土深度小于引孔深度 根大小不一、倾角大,有时呈串珠状分布,实际成孔可预见性差。难度大。引孔钻进工艺单一,长螺旋钻杆刚度不足,垂

9、直度控制难度大,容易发生斜孔偏孔,引孔风险性大。引孔施工对地层的扰动作用大,造成桩周土体的工程性状远不如管桩施工前的原土层性状。造成桩身承载力下降。引孔成孔与管桩施工的连续作业性较差,工艺不能相互跟进。造成部分引孔与成桩间隔时间较长,形成塌孔;同时,长时间未能跟进成桩易造成孔段土层遇水软化而影响桩身承载力。因引孔直径小于管桩直径,造成管桩悬浮. 基础方案分析于孤石孔之上,对桩身质量无法保证 闻。按照原设计要求,需对工程桩进行静载检测试验,试桩标准 圈为:对于有效桩长人土深度后期基础工程施工处理方案小于 的桩。终压值不小于。有效. 本场地的复合地基应用分析桩长人土深度为 。终压值不小于 。复合地

10、基是在充分发挥天然地基承载力的基有效桩长入土深度大于 。终压值不小于础上,通过设置竖向加强桩体来提高整体持力层 。静载试桩检验结果如表 所示。地基的强度,减少地基的总体沉降和不均匀沉降,从表 的试验结果可见。部分桩体静载试桩同时利用附加应力随深度变化逐渐减小的特点。沉降量较大,结合施工过程,经专家组分析认为调整随深度设置的加强桩体的长度,以符合附加管桩不宜作为一期工程基础选型的方案。其原因应力的随深度扩散的特点,减少桩长,加强桩深分析如下:度范围的复合地基作为整体承担上部结构的荷载。 实际地质条件更为复杂,前期勘察资料根据目前的勘察资料分析,本场地孤石基本残存还不够完善,现有钻孔资料难以反映真

11、实的地质于硬塑和坚硬状的花岗岩残积土和全风化或强风情况,应补充超前钻等勘察孔。化岩中,这些地层的天然地基承载力已经满足要一一李政等:花岗岩孤石区管桩复合地基的应用求,因此孤石体可作为地基的加强体参与工作。虑。按照最不利钻孔进行分析计算,依据广东省从而管桩可不必强行穿过孤石体,只需成桩时桩标准 建筑地基处理技术规范 ? ?体稳定即可终桩。同时。复合地基还需要在桩体有关刚性桩复合地基计算公式得到的结果如的顶部设置褥垫层以充分发挥地基土体承载力. 表 所示。调整桩体与土体的应力并协调变形,对承载力采 桩顶的褥垫层由碎石与粗砾砂按 : 比例混合用 “缺多少,补多少”的原则进行布桩,在具有 铺垫厚作为复

12、合地基的一部分。经压实处较强灵活性的同时,保证工程的经济性并确保工 理后较为密实 相当于强风化岩的特性 ,变形模期。而在垫层上面则按照筏板基础进行常规设计, 量较大 一般为 。此处对垫层沉降利用筏板自身较大的强度和刚度起到均衡应力和 单独计算,垫层的变形模量取 ,上部结构协调变形的作用。 荷载取。褥垫层的变形量 :对于高层建筑的地基处理。复合地基已经是成熟的方法,而对于本建设场地和建筑结构特点. 应该是理想的地基处理方案。式中: .?垫层厚度; ?垫层变形模量。. 管桩复合地基的应用由此可知计算所得的中点沉降, 代表根据管桩复合地基的布置原则,结合一期 岩面埋藏最深,沉降为 .;钻区场地建筑结

13、构的特点,由于 栋建筑 一群】孔? 代表岩面埋藏最浅。桩体最短。沉降结构设计形式相似,因此在区内选取 楼作为本为 . . .。差异沉降为 .,区设计计算分析案例。场地区域,设计管桩采用因此对上部结构不会造成影响,倾斜也将控制在高强预应力管桩,呈正方形布置,桩径为规范的要求内。 和,主楼区桩距. ,非主楼区主建筑外侧地下室 桩距 . ,设计桩长不小复合地基现场试验及成果分析于 ,管桩进入花岗岩强风化持力层 。. 单桩竖向静载试验计算得到主楼区上部结构对基础底面岩土体本次单桩承载力静载试验共检测 根工程桩,作用的附加荷载 为 ,计算荷载取值设计桩长. . ,桩端持力层为强风化岩。 :非主楼区上部结

14、构对基础底面岩土体作其中,直径 管桩单桩竖向承载力特征值为用的附加荷载 为 ,计算荷载取 。,最大试验荷载 ;直径 管桩在计算时,仅考虑新施工的复合地基管桩的作用,单桩竖向承载力特征值为 ,最大试验荷载已经施工的管桩暂不作考虑 作地基土加强体考。按照广东省标准 建筑地基基础检测规表 区高强复合地基承载力、沉降计算表 主楼区管桩。非主楼区 管桩一?广、建筑 年第 期现象发生。但总体均满足设计要求。而对于平板范? ? 有关规定,其检测结果汇总表如表 所示。 荷载试验。试验结果地基极限承载力均不低于. 桩间土平板荷载试验 ,试验场地管桩大量施工,桩间土体受挤本次桩间土平板荷载试验共有 个检测试验 密

15、,同时上部土层经过回填、反复辗压等处理,点,地基为砾质粘性土层,桩间地基土的承载力 地层承载力稳定性也有较大幅度的提高,满足常规的可开发利用的目的;因此,综合本次复合地特征值要求不小于 ,最大试验荷载为,压板面积. . ,按照广 基检测结果分析,管桩复合地基的布置方案满足结构 地基承载力和沉降的控制要求。东省标准 建筑地基基础检测规范 ?有关规定,其检测结果汇总表如表所示。场地建筑沉降监测及成果分析. 现场检测试验结果分析. 主体建筑沉降监测方案根据设计提供的地基承载力要求,结合试验本次监测主要针对主体建筑在施工过程中对检测成果,试验的结果与计算结果接近。对于单复合地基的影响程度而进行沉降监测

16、,验证本方桩竖向静载试验,静载沉降量在合理范围内,而案的实践可行性。监测方案对 栋 主体个别试桩存在沉降量较大现象,考虑到全部试桩建筑共布置 个沉降监测点 每栋 个,结合主极限承载力均大于 . 倍设计承载力特征值。而且体建筑施工的进度安排共 次监测。监测情况可该地层部分管桩施工过程中可能遇到浅层孤石。见图 、图 、图 。由于打桩压力过大,往往致使桩体压碎或斜断的表 区高强复合地基单桩竖向抗压静载试验检测结果汇总表一?李政等:花岗岩孤石区管桩复合地基的应用. 两点间的距离为,小于 建筑地基基础设计规范 ?中规定坦 慷 叩释怄的建筑物相邻柱基的沉降差允许值 . / 为相邻柱基的中心距离 。图 中表

17、示对 栋 个监测点在施工过程中随时间推移的沉降变化曲线,最大累积沉降点为 ,最小累积沉降点为 ? ,所 累积时间厌有观测点平均累积沉降量为 .,最大沉降量图 建筑施工沉降量监测点 “ ? ”和相邻最小沉降量点 “ ?”的沉降差为 ,小于. 两点间的距离为 ,小于规范允许值。图 中表示对 栋 个监测点在施工过程中随时间推移的沉降变化曲线,最大累积沉降点为 ,最小累积沉降点为 ,所有观测点平均累积沉降量为 . ,最大沉降量 点 “ 衄 ”和相邻最小沉降量点 “ 累积时间,天”的沉降差为 ,小于 . 图 建筑施工沉降量监测. 两点间的距离为 ,小于规范允许值。从以上分析可知。 栋主体建筑平均沉降量均在范围内,且区内建筑整体差异沉降量控制效果较好,证明该复合地基筏板基础方案具备较好的可行性。结语累积时同,天花岗岩孤石地层因其地质构造的特殊性,往图建筑施工沉降量监测往给工程建设带来较为复杂的工程环境,造成施. 建筑沉降监测成果分析工困难、工期无法保证,造成投资风险性的增加。监测中未发现基点、监测点松动现象,观测本文通过该类型地层基础工程实例前后引孔管桩结果可靠。从观测数据结果和施工过程沉降曲线基础与管桩复合地基方案的比较,结合检测试验分析,施工过程中主体建筑沉降量较为均匀,没的分析.验证管桩复合地基在花岗岩孤石区地层有较大的沉降量以及不稳定的沉降速率。也未见环境