浅谈钻孔灌注桩嵌岩深度处理_覃桂初

【文章编号】:1672-4011(2007)04-0244-02

浅谈钻孔灌注桩嵌岩深度处理

覃桂初

(茂名国信石化工程建设监理有限公司)

【摘要】:本文论述了钻孔灌注桩在工业与民用建筑、化工、水利、铁路、电力、化工、水利、铁路、电力等工程建设中被广泛应用,同时结合工程实例在施工中所发现的问题进行了分析,并提出了一些合理的想法。仅供同行参考。

【关键词】:钻孔灌注桩;深度;标准

【中图分类号】:TU47311【文献标识码】:B

随着我国经济建设的快速发展,工业与民用建筑、化工、水利、铁路、电力等工程建设中,桩基在基础工程中愈显重要,发展很快。适应范围很广的就是钻孔灌注桩。因为它可适应任何岩层的土质,可形成不同桩径,不同截面桩形,不仅能成圆形,也可成梅花形;既可成实心桩,也可成空心桩;既可成入岩桩,也可成扩孔桩,以满足不同性能的要求。钻孔灌注桩的施工,也往往由于地质、水文等情况的千变万化和技术要求高而使难度增加。因此,是工程施工中难度最大、占工期最长、耗投资、耗材料、耗劳动力最多的工序之一,尤其是对嵌岩施工,更是事倍功半,给施工单位也带来了一定的压力。从发展趋势来看,灌注桩桩径朝两个方向发展:一方面向大直径方向发展,另一方面向小直径方向发展。成桩深度越来越深,嵌岩施工的难度也越来越大,成本也不断增加。

1灌注桩的优缺点和适用条件

(1)适用于不同土层。

(2)桩长可因地改变,没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达210m,有的桩长可达80余米。

(3)仅承受轴向压力时,只需配置少量构造钢筋。需配制钢筋笼时,按工作荷载要求布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装、搬运和压桩应力来设计钢筋)。

(4)单桩承载力大(大直径钻孔和挖孔灌注桩时)。

(5)正常情况下,比预制桩经济。

(6)桩身质量不易控制,容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象。

(7)桩身直径较大,孔底沉积物不易清除干净(除人工挖孔灌注桩外),因而单桩承载力变化较大。

(8)一般不宜用于水下桩基。但在桥桩(大桥)施工中,有采用钢围堰(大型桥梁)中进行水钻灌注桩施工。

(9)当采用人工成孔时,应采取必要的安全防护施,防止对施工的危害。如有害气体、易燃气体、孔内空气稀薄等,尤其在有地下水需边抽边挖时,对漏电保护等也有特殊要求。人工挖孔灌注桩不适宜用于砂土、碎石土和较厚的淤泥质土层等。

2钻孔灌注桩的一般嵌岩要求

高层建筑及重要工程的灌注桩,一般均支承在基岩上,设计时都要求将桩端嵌入基岩一定深度。

(1)《建筑地基基础设计规范》(GB J7-89)第81612条规定/嵌岩灌注桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不宜小于015m。0

(2)《建筑桩基技术规范》(J B J94-94)第31414条对溶地区,为保证桩端平面溶洞顶板有一定厚度,且不至于增加施工难度,规定/当岩面较为平整且上覆盖土层较厚时,嵌岩深度宜采用012d或不小于012m0(d为设计桩径m)。

(3)《灌注桩基础技术规程》(YSJ212-92,Y BJ42-92)第31215条规定/嵌岩端承桩以下3d范围内,应无软弱夹层、断裂带、溶蚀洞隙分布。在桩端应力扩散范围内应无岩体临空面。桩的嵌岩深度不宜小于012d或不小于012m,无特殊需要时,不宜超过2d;人工挖孔嵌岩桩,当桩端基岩大于10b的斜面时,桩端可做成台阶形。0

(4)《工业与民用建筑桩基基础设计与施工规程》(J G J-4-80)第21112条规定/穿越软弱层支承于倾斜基岩上的端承桩,当强风化岩层厚度小于2倍桩径时,桩端应嵌入微风化或未风化基岩层。0

综上所述,端承柱基在不同地质和不同使用范围的情况下,其嵌岩深度的限值,也有着不同的要求。

3嵌岩深度的设计与施工现状

我国现行的关于大直径嵌岩桩承载力的计算模式大体有2种:1种是只计算桩阻力,另1种是只计算嵌岩部分的侧阻力和端阻力,对嵌岩桩荷载传递规律的认识都不考虑覆盖土层阻力的作用,有的无论桩的长径比(L/D)大小,一律把嵌岩桩作为端桩进行设计,以致嵌岩的深度过大;再则由于岩土工程的勘察资料提供的基岩面不准确,造成嵌岩深度过大或过小。

4嵌岩施工中的问题

411嵌岩终止标准

有的规程对桩入基岩深度要求,嵌岩桩的终孔深度由施工单位会同设计、建设(监理)单位及质检部门,根据设计入岩要求,参照实际地质剖面图上的估计深度和造孔

244

《四川建材》2007年第4期地基基础和岩土工程p

时的钻进速度与难度以鉴别孔底岩屑样品来综合确定。有些地方规定:强风化层不算基岩,一般图纸上指出:工程勘察资料仅供参考,应根据具体实际地质情况而定。强风化基岩不同于上部和周围的覆盖层,其有一定的端承载力和侧阻力,虽不及中、微风化岩层,特别是当强风化岩层较厚时,作为专业设计人员,应该根据地质勘察的情况,将此层的相对端阻力、侧阻力等一并考虑到基岩的嵌岩深度,以避免嵌岩过大,造成不必要的损失。因此,地方的这些规定,并非合理。

(1)合理确定入岩深度。在实际施工中,施工单位大都是按照设计深度终孔。即使是提前钻到基岩,因现场监理不同意提前终止,施工单位也只能不惜代价钻下去。如在某桩基工程中,靠近2#轴线上的33#、35#孔,孔深34m 就遇到了中等风化基岩,由于设计要求孔深在37m 以下才进入中等风化层,谁也不敢拍板终孔,只好慢慢地/啃0下去,经多方研究鉴定,确定此两孔的中等风化层为3415m 。有的工程强行要求钻到基岩持力层实施后,必须取出岩芯,看过确认后才可决定终孔。这无疑是一种最直观、最放心的方法,殊不知这也是一种高代价、不值得的方法。据桩基施工有关资料介绍,广东省有关桩基施工单位,通过多项试验认为:嵌岩桩入岩深度要合理地确定,如果无端地将微风化岩或新鲜基岩钻凿成孔,再浇筑水下混凝土,其桩端承载力反而要次于原基岩。所以,嵌岩桩的入岩深度,应根据地质等相关资料、施工的钻进过程及原始岩样,特别是地质有变化的部位,更应综合地科学判定。

(2)应根据实情避免不必要的损失。另1种情况是施工单位认为已钻到设计深度,而岩层较软,尚未穿透至中风化岩层。按照科学的态度,应坚持下去。但施工单位只有/依照图纸施工0的责任,况且有的业主不愿再增加费用。然而由施工单位承担了不应承担的工程风险;增加工作量而费用不增加,则施工单位要承担经济损失;若不增加工作量,而桩的沉降量要超标,施工单位又要承担责任及经济损失。

412 最佳嵌岩深度

据有关资料介绍,嵌岩段桩侧阻力对桩身承载力的影响最大。上覆盖土层的侧阻力对嵌岩桩承载力有着显著影

响,对一般嵌岩桩,在设计时不能忽略它的影响。另据介绍:/嵌岩桩荷载传递以桩侧摩阻力为主的端摩擦桩0,

/硬质岩为持力层的嵌岩桩,其承载力受桩身混凝土强度控制0。为使岩层摩阻力充分发挥作用,嵌岩深度一般选用015d~110d ,最大不超过115m 。当上部荷载一定时,存在一个最佳嵌岩深度,确定适当合理的嵌岩深度,既可充分利用基岩的承载力性能,提高单桩的承载力,又可减少施工难度,降低施工成本。由于不同地质的基岩相应的承载力也不一样,如微风化的英安玢基岩单位承载力就要高于熔结凝灰岩和石灰岩,以及上部的不同荷载要求,根据相关的一系列规范规定及多年的实践总结,最佳的嵌岩深度应选择在015d~110d ,且最大不宜超过115m 。以茂名石化100万吨/年乙烯改扩建钻孔灌注桩施工为例,大多为嵌岩灌注桩。如裂解炉区桩基桩基工程,包括7台炉共446根桩,其中HB -102、103、104、105炉设计桩径为800mm,共有206支桩,桩深约30m ~60m,嵌入中等风化岩018m ~115m,经对2组单桩静荷载试验,单桩竖向极限承载力均在1200k N 以上,1#试桩最大沉降量为8162mm,2#试桩最大沉降量为6121mm 。又如高密度聚乙烯装置桩基工程,要求钻孔灌注桩嵌入中等风化岩112m ,经2组单桩静载荷试验,极限承载力均在1000kN 以上。1#试桩最大沉降量为1112mm,2#试桩最大沉降量为2134mm 。

5 结语

在钻孔灌注桩施工中,最难的是在嵌岩阶段。嵌岩钻进方法直接影响着施工进度和施工成本。一般情况下,嵌岩钻进所花费的时间是上部土层钻进所花费时间的2倍~5倍,有时还会更高。嵌岩钻进的成本也比上部土层钻进所用的成本高5倍~10倍之多。目前嵌岩钻进方法有冲击钻进法和回转钻进法,或冲击回转相结合法等,可根据不同地质情况及成桩特点选用。嵌岩钻孔灌注桩在各种不同行业广泛应用,在确定嵌岩深度时应有较准确的工程勘察资料,要考虑到工程工期、造价和工程的经济效益,不能超规范设计,做到设计合理、精心施工。

[ID :

3304]

245

p 结构设计与研究应用 《四川建材》2007年第4期