花岗岩残积土地区人工挖孔桩生效的原因三

花岗岩残积土地区人工挖孔桩失效的原因分析摘要:以某住宅工程人工挖孔桩失效为例,分析了花岗岩残积土地区人工挖孔桩失效的岩土方面原因,其中包括对花岗岩残积土的透水性、富水性、结构性的认识和对不同降水方式对人工挖孔桩成桩质量的影响,同时还指出了在花岗岩残积土地区采用人工挖孔桩时进行水文地质测试的重要性和必要性。关键词:残积土;人工挖孔桩;地下水;渗透破坏由于人工挖孔灌注桩具有施工设备简单、无公害、无噪音振动;造价较低;便于大面积平行作业,施工进度快;成孔直径大、可扩底、单桩承载力大;施工过程中可直接检验持力层位置和孔底虚土、残渣,桩身质量较稳定等优点而在多层建筑中得以广泛应用,但在花岗岩残积土地区在采用人工挖孔灌注桩时由于对花岗岩残积土的工程地质与水文地质性质的特殊性认识不足,或在前期工作中未能按要求进行水文地质测试,往往会发生由于岩土方面的原因而导致的桩基失效现象。本文以花岗岩残积土地区某工程桩基失效为例,对该地区人工挖孔灌注桩失效的岩土原因进行分析。1工程实例1.1工程概况某住宅工程位于福建省东南沿海地区,拟建建筑物为七层、框架结构、高度为21m,无地下室,建筑面积为5120m2。最大单柱荷重为2000kN。1.2工程勘察建筑场地原为残丘低洼地貌,后已填土整平。场地主要岩土体分布有:①素填土:褐色,松散,主要成分为粉质粘土,厚度1～2m;②淤泥质土:灰色,流塑,厚度2～4m;③粘土:灰色,软—可塑,土质不均,局部夹淤泥质土,厚度3～5m;④黑云母花岗岩残积砂质粘性土:以下简称为“残积土”,硬塑,厚度>8m。各主要岩土体的物理力学性质参数见表1所示。地下水稳定水位埋深为1.0～1.5m。工程地质勘察报告认为,包括残积土在内的地基土均为弱透水,均具贫水性质。该建筑物不宜以素填土①、淤泥质土②、粘土③层作为基础持力层,建议以残积土④为基础持力层,由于残积土埋深较大,建议采用桩基形式,推荐桩型有沉管灌注桩、混凝土预制桩、人工挖孔灌注桩,并根据本地区多个成功的工程实例提供各桩型的岩土工程设计参数。1.3基础设计建设单位认为人工挖孔桩造价便宜,工期易于控制,最终采用人工挖孔桩基础,设计桩长为10～13m,桩端进入残积土≥5m,桩径为1000mm及1100mm,扩大头为2倍桩径,桩身砼等级为C20。1.4桩基施工桩基成孔施工过程中发现,残积土地下水涌水量较为丰富,并不象原先预计的弱透水性或相对隔水性。施工单位未及时采取疏降孔底地下水位的工程措施,只是当孔底渗积地下水较多时,采取水泵集中排汲水处理。在开挖过程中孔底不断有土体呈散粒状或片状掉剥崩落,且孔底始终处于浸水状态,孔底表部土体用手抓即可挖剥,出渣物呈松散的砂砾状,人站在孔底,在自重作用下可下陷数十厘米。1.5桩基检测桩基施工完毕,抽取二根工程桩进行静载压桩试验。试桩结果表明,试验桩的竖向承载力均小于原设计值,仅分别相当于原设计值的71%和87%。后对试验桩采用进行钻芯法及低应变动力检测法进一步检测,成果表明,桩身完整性及沉桩深度等均符合要求,而桩端持力层即残积土较松软。桩基检测结论认为:本工程为非桩身质量原因引起的桩基失效。2原因分析蜡2.担1狼对残积披土的透贪水性、承富水性啄认识不返足纤花岗岩吧残积土毫是花岗排岩体经作受了强困烈的化诊学风化待作用顿,短形成以属粗细不案等的石猜英颗粒吗散布于地高岭土梯粘土矿脸物之间株为特征烫的砂质肉粘性土诵。从本禾工程残症积土的射颗粒组汤成成果殖来看比,堆在空间虎上旋,粉土体颗束粒组成津很不均眉匀王,锅离散性催大土,缎土砾级搏粒含量韵多叫,结粉砂含闸量普遍框较高仰,你最高近看60机%,灰而粘粒覆含量极盾少阶,移外观和隔性质与报砂土相巴近俯,掏其中石记英颗粒市组成骨论架配,竹粘粉粒违等充填妹其间然;翼另一方疼面针,渣残积土偷由于自失身形成携原因碎,店保留母奉岩的某梳些特点助,睬土体空漠隙包括百孔隙和暗裂隙察,酱赋存孔搬隙水和宰裂隙水帜,穿由于粘宽、粉粒予的充填停阻塞得,熄空隙连蛇通性一骑般较差咽,鄙与同样匆颗粒组猴成的其贝他成因伤的松散徒砂土相下比旧,签其透水忠性及富蒸水性要帅来得差昏。从供筹水水文动地质方刺面泪,凶一般被鹅视为贫霉水层甚节至作为区隔水层妨对待帐,蒸但从工网程建设位上考虑兵,嘉不应简峰单视残挖积土为笛隔水层撕,棚且残积防土粗颗傲粒越多桃,冷其水文撕地质特熊性越接阔近松散夕砂土裳,份透水性模及富水把性越好梅。棍2.钉2摊对残积箭土的结冰构性认初识不足叼残积土适在天然轧状态下妄,从由于其防保留着咽原岩的吉一定残职余结构糊强度针,似使乳其保持际着较高垮的力学粪强度、欣低压缩印性且皆律为超固冈结土柔(偏超固结供比远泥>1谱),芬这可从订残积土瓜标准贯芳入试验扒击数矛N障值和静岁载荷试珠验的变位形模量圆E0柏值均较昼高中看惑出排,浓且也已谊被很多傲工程实抢践所证纺实已,俱在残积默土上修岸建的厦啄门集美执公路桥屑桥墩实落测实降孩只有计集算沉降斩的犯40测%减、福州焰梅峰宾锡馆大楼飞(辈11很层汗)素基础沉妄降仅寸10c床m喂、福州津大学科皇学楼趋(判17根层货)古封顶后览沉降仅凳4cm陪,队这说明歉花岗岩出残积土马不但具捏有较高际的强度哄,英实际压栽缩性也宫是较小泪的。以爆上这些凤情况是姥在保持颜土体原扫状时才今得以成签立的掘,秃当残积黄土在扰球动或地誓质环境显改变的脖情况下梢,器其结构帐性和力辞学强度肿随之改遥变须,炸在室内棵土工试肢验成果絮中尘,慌残积土鱼显示多盟呈高孔释隙比、睡高压缩排性军,饭这就是佛由于残异积土中添的石英浓颗粒带削有棱角维,镇钻探取器土样或眨室内试柳验时在垫取土熟器、环顽刀或切玩土刀的违刃口的刊切削作涨用下易委产生扰绢动泄,投使土工房试验压本缩系数地偏大拌;挥另外在个挖孔后果残积土王暴露地磨表川,殊坑底土考受地下些水浸泡白,覆产生崩爸解创,虎使土体拆软化觉,狸压缩性饿增大妨,席从而降罪低桩基枝的承载颈力。残闭积土原塘状土体秤(礼小方块征,吗尺寸为浩30戴×妄30靠×后30c爱m3危)萌崩解试庆验表明鬼,辽崩解率用可达粥35滚%龙～忽40愿%,含呈散粒虾状方式计崩解娇,鄙且崩解券速度快别。编2.岁3祖忽视降雷排水方销式的影柳响估在挖孔都桩成孔犹时进行涨降排水败,嫩有疏干于降低地财下水位骡与孔底及集中汲屋排水两桑种工程茅措施纳,傲其对残朴积土的林工程力幸学性质疏的影响玻有着本皮质的不棒同。疏质降水位糠使地下胖水位降背低至孔托底以下幕一定深究度泉,貌可减少爽孔隙水保压力衫,红提高土姨体的有划效应力助,资可进一声步促进糟土体颗英粒固结胖,串保持孔仪壁的稳闲定性错,娱有利于例土体强溉度保持座甚至增驻大丰,示对受扰你动后结歪构强度朴易受破泼坏的残滥积土来上说尤为全关键糠;格而在本茫工程中作采取的凉是孔底靠汲排水抄方式进缴行守,膝在残积薪土中采婶取此措碎施信,依由于土助体开挖逃产生临卷空面注,哑井孔成沉了附近编地下水遣渗流场瞒的集中守排泄处卧,柳地下水皱流汇集汤孔内淋,汉形成集走水坑闹,仪孔深越矩大的地蛇方惯,谜所产生香的水力萄梯度愈果大躺,壳对孔壁犁和孔底础表部土臭体产生咏越大的闻动水压粮力烛,睡方向朝哀向临空孕,河在压力估水的掏咽冲下启,约使残积己土中细而小颗粒酒(载如粘、播粉粒泽)捧和部分绞稍粗颗斧粒被挟芬走元,狂且这种解渗流破征坏具有酷时间效养应错,诱时间越茂长危,伐则孔隙约越扩大映,司水的实欢际流速匠增大迁,棉土体的葛空隙不森断扩大坦和加深蚀,糕促使空羞隙连通而性变好泼,攻产生流豆砂、管独涌等渗姥透破坏鼠,惕导致土蛮体结构渡松动或皱破坏冬,棍并形成太扰动松局动层解,宅从而降壶低土体瓣结构强饭度。怨2.冠4匠忽视水律文地质拍测试工班作的重谣要性丙岩土工击程勘察澡作为工秤程建设乳的前期烦、基础旦工作倦,更应正确贤反映场芒地的工脉程地质优条件和颜水文地枯质条件汇,方查明不透良地质波作用和大地质灾卧害葛,盛精心勘遭察、精仰心分析死,奏提出资降料完整累、评价香完整的摸勘察报掩告增,纤为设计扔、施工受提供依裳据。在纱勘察中版要通过涂对相关很土层进壶行水文样地质测杂试渠,颈提供渗岭透系数游、涌水佣量等水渗文地质欠参数艳,按为深基中坑、人赤工挖孔迈桩等工某程的设慎计和施裳工起指屠导和服际务作用桥。在本奸工程的舒勘察中姜未能对龄残积土岔进行水阀文地质帽测试做,摄未能对汁该场地交残积土墓的水文升地质特怠性作出歌全面、屿真实、艇客观的只评价廉,旋使得设凡计单位缝在选择武桩型时欣依据欠险缺抢,脖是造成鉴本工程主桩基失搅效的重治要原因除之一。3结语僚(集1)乱花岗岩隆残积土时的透水俘性、富医水性不短均匀尝,然总体上虑较差芽,闹但从工滑程意义升上考虑盈,崇不能简搭单地视叨之为隔广水层。隐(携2)柴花岗岩框残积土静未开挖兰前保持滋着良好愈的力学乏特性眨,秘而开挖钢后则发橡生灵很大的拒变化坛,兼临空面糊发育燕,成地下水自流发生昌改变般,河水力梯耽度变化念大降,锤易产生迟管涌、截流砂等膏渗压破素坏倦;未且残积俩土的水滩稳性极瓶差遭,拨暴露地野表浸水浆后会崩歉解昼,窑最终导惑致土体轰结构破生坏兵,侮土质软姻化持,介强度降主低。监(喜3)毯以花岗壤岩残积昨土作为拘人工挖父孔桩的沸桩端持赖力层时栏,橡成桩的百成败在奴于对地阶下水的黄控制经,肚应采用呼疏干降康低水位俩的措施援。施工访前应先朽进行试彼桩工作超,堂当残积曾土渗透值性大、针富水性前好、水奶位埋深派小时应妖慎用此寄桩型。危(离4)绘施工中向挖到设华计深度纹后垦,垂应尽早丧浇灌混母凝土成搏桩奔,求减少孔偶坑暴露员空气的轻时间顿,踩否则应寺及时做搬好垫层帮或表面焰保护性波处理。孕(敏5)怜拟以花榆岗岩残猛积土为用桩端持贵力层的岁,律在工程灵勘察中读应特别鸣重视对毙残积土昂进行水赶文地质煮测试工芹作胜,捏为桩型裕选择、容桩基施涉工提供桂依据。悬参考文良献及:嘱1专:发林宗元柏.欢岩土工搏程治理害手册揪[M]午.峰辽宁科兼学技术掀出版社箩,19影91.生2尾:除福建省