花岗岩残积土和桩基工程

[文章编号]1002-4115(2002)02-0084-02

花岗岩残积土和桩基工程

陈　波

(梧州市第一建筑安装工程总公司　广西梧州　543000)

摘　要　分析花岗岩残积土的成因、工程分类和工程地质特性,及对桩基工程的意义,以

指导桩基工程的设计和施工。

关键词　花岗岩残积土　工程地质特性　桩基工程

[中图分类号]　T U47　[文献标识码]　B

1　花岗岩残积土的工程地质特性

1.1　花岗岩残积土的成因

在梧州市河西区大部分地方分布有厚度较大的花岗岩残积土层。这种花岗岩残积土是在燕山期断裂构造运动时,花岗岩侵入母岩(寒武系洞口组砂岩)后,因长期强烈的物理化学风化作用,而在原地堆积成的残积层。由于长期的构造运动和地形地貌变化,有的直接裸露于地表,有的深埋于地下。

1.2　花岗岩残积土的工程分类

花岗岩残积土由于形成时的环境条件和所受的风化程度等因素不同,其工程特性也就不同,它们的这种关系主要体现在:由于花岗岩残积土所含颗粒大小及其含量等不同,而导致它们的工程力学性质存在很大的差异。因此,把它们进行工程分类,对于工程实践是很有指导意义的。

根据国家有关规范对砂土分类中砾砂的定义:“粒径大于2m m的颗粒占全重25%～50%”,以及花岗岩残积土中大于2mm的颗粒含量(%),并参照《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》(SJG1-88)中有关花岗岩残积土分类的规定,该地区花岗岩残积土可按表1分为砾质粘性土、砂质粘性土、粘性土三类。

该地区最常见,并对桩基工程最有意义的是 类砂质粘性土,其分布广、厚度大、强度高,多可作桩基持力层。 表1花岗岩残积土分类

粘土名称>2mm颗粒含量(%)

砾质粘性土超过20

砂质粘性土不超过20

粘性土不含

1.3　花岗岩残积土工程地质特性

该地区花岗岩残积土分布广、厚度大,埋藏深浅不一。颜色以灰白、红色为主,杂黄褐、黑色,原岩花岗岩结构模糊难以辩认。母岩矿物成分除石英外,其余如长石、云母等已风化为粘土类矿物,粘性较差。钻取的土芯手捏易碎散,遇水软化,易崩解,镐可挖进,中偏低压缩性。综合各种勘探手段,并结合该地区工程实践,其物理、力学工程特性指标综述如下: r= 1.87g/cm3～1.92g/cm3;e=0.56～0.74; I P=12～20;I L=-0.22～0.35;a= 0.08M Pa-1～0.25M Pa-1; N63.5=12～22击;f K=160kPa～310kPa。

以上各指标随花岗岩残积土分类以及埋藏深度不同而变化。

当采用桩基础工程时,结合该地区工程实践和经验,花岗岩残积土的侧壁摩阻力设计值q S和桩端阻力设计值q P可参照表2选用。

从表2可分析出,花岗岩残积土比起一般粘性土来说,无论是钻孔桩、挖孔桩,还是锤击桩等,只要施工技术措施可靠,都可获得高的端承力和摩阻力,这对于桩基的设计和施工是很有利的。

第27卷　第2期 广西土木建筑 V ol.27　N o.2 2002年6月 BUILDING IN GU ANGXI Jun.2002

表2

花岗岩残积土桩侧摩阻力q S 、端阻力q P

花岗岩残积土预制桩,锤击沉管灌注桩挖孔灌注桩

泥浆护壁钻孔灌注桩

q S (kP a )q P (kPa )q S (kPa )q P (kPa )q S (kPa )q P (kP a ) 砾质粘性土35-501400-250030-40900-140030-40540-840 砂质粘性土30-401200-210020-30800-120025-30480-800 粘性土

20-30

1000-1700

20-25

700-1000

15-25

420-620

注: 预制桩,锤击沉管灌注桩入土深度≥10m,钻孔灌注桩入土深度≥15m; 表中范围值随土的液性指数I L 变化而变化; 挖孔灌注桩孔底浮土须清除干净,钻孔灌注桩孔底沉渣厚度须≤100mm 且钻孔灌注桩须翻浆良好,桩体周围不产生软弱泥皮。

2　花岗岩残积土对桩基工程的意

义

任何一个建筑工程,当决定采用桩基工程时,首先应该考虑的是,该建筑场地的工程地质条件对桩基工程的有利方面和不利方面,从而在设计和施工上采取有效措施扬长避短,保证工程质量,并获取经济效益。

从以上花岗岩残积土的工程特性分析来看,其对桩基工程有利方面表现在:结构致密、压缩性低、强度高、能提供较高的桩侧摩阻力(q S 在20kPa ～45kPa 之间),对于预制桩、锤击沉管灌注桩,还具有较高的桩端阻力(q P 在1400kPa ～2800kPa 之间)。而不利方面表现在:厚度大、强度高、结构致密、作为桩周土时很难穿越(特别是锤击沉管桩,要穿越砾质粘性土几乎不可能);而且遇水软化,易崩解;采用泥浆护壁钻孔桩时,作桩端土,砂质沉渣难于清除,作桩周土,在灌注混凝土过程中又易于在桩周形成一层4cm ～6cm 饱和的、非常软弱的泥皮包裹桩体,使其桩端和桩侧阻力都大为降低。因此,原则上,如选择花岗岩残积土作桩端持力层,可采用挖孔桩、预制桩、锤击沉管桩;如必须穿越该类土,则可采用钻孔桩等。 根据花岗岩残积土的工程特性并结合笔者收集到的许多成功和失败工程资料,建议在花岗岩残积土上设计和施工桩基础时应考虑下面

几点,对保证工程质量,获取良好的经济效益非常有意义。

(1)在桩种选择上,尽可能采用预制桩、锤击沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩,这样,既可以充分发挥花岗岩残积土能提供较大桩端和桩侧阻力的有利条件,又能避免其遇水软化而导致承载力大为降低的不利条件。

(2)采用泥浆护壁钻孔灌注桩时,无论是选择花岗岩残积土作桩端持力层或是桩周土,其遇水软化这一对桩基工程非常不利的工程特性,是必须慎重考虑的,在设计和施工中应采取严密有效的防治措施,如严控孔底清渣工序,灌注过程加大反插力度,以保证孔壁反浆良好等。

(3)在地下水丰富的地方宜慎重选用挖孔桩。此时,花岗岩残积土的易崩解性和遇水软化特性不但会给施工带来很大的困难,而且对桩的承载力也会产生非常不利的影响。因丰富的地下水会造成流砂、涌砂、坍孔等问题,不但挖进困难,在做桩端扩大头时,更是难以达到设计要求。即使扩大头做好,在清除孔底浮土时,亦难以避免对孔底原状土的扰动和破坏,从而降低了桩端阻力。虽然,因这样降低的桩端阻力没有钻孔灌注桩那样大,但由于挖孔桩一般按端承桩考虑,其单桩承载力一般都很高,这种降幅对桩的承载力的影响还是不能掉以轻心的。

Granite Residual Soil &Pile Foundation Engineering

CHENG Bo

(Wuzhou 1st Building Installation Engineering General Corporation ,Wuzhou 543000,C hina )

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第27卷　第2期 陈　波:花岗岩残积土和桩基工程