破碎帶地質下人孔樁施工工藝

2015-09-14 kjb 239

雜志名稱:《施工技術》

刊登期號:2015 Vol.44

作者:張沖 熊峰 張滿江紅

 

[摘要]人工挖孔樁具有承載力性能好,施工簡便等特點,在樁基礎工程中應用廣泛。本文結合能源大廈樁基礎工程,介紹對于要求樁端持力層進入中風化及微風化的人工挖孔樁,在人工挖孔樁在成孔施工工程中,針對碰到的破碎帶,采取的針對性的措施。

[關鍵詞]人工挖孔樁;破碎帶;中分化巖層;增大擴大頭

 

1、引言

     人工挖孔樁承載力性能好,樁端持力層易于控制,特別是樁端入巖一定深度的嵌巖端承樁(樁端擴大頭),成樁效果好。采取人工挖孔樁施工方式,對于樁端是否進入設計要求持力層深度容易判定,針對勘探未全面反映的實際地質情況,例如破碎帶,根據實際開挖情況,可以有效采取針對性措施。

2、工程概況

2.1 建筑概況

      擬建能源大廈位于廣東省深圳市福田中心區濱河大道與金田路交匯處東北角,本項目為超高層建筑,項目由兩棟塔樓和裙樓組成,北塔樓地上42層,建筑高度為218m;南塔樓地上20層,建筑高度為116m。本基坑深約20.4~21.6m,面積約9047m2。結構類型為框架-核心筒體系,建筑結構安全等級為二級,地基基礎設計等級為甲級,抗震設防烈度為7度,抗震等級最大為特一級。

圖1 能源大廈效果圖

2.2 地質概況

      1)人工填土(①)

      以粘性土、砂為主,不均勻含有少量的碎石、磚塊等建筑垃圾,局部見有塊石,松散狀態,層厚4.50~7.70m。

      2)第四系全新統海陸交互相沉積層

     (1)有機質粉質粘土(②):流塑-軟塑狀態,有機質含量不均,局部見有腐植物,土質不純,不均勻含有砂粒,層厚0.70~5.90m。

     (2)含有機質粉砂(③):松散~稍密狀態,砂為石英質,分選性差,不均勻含有機質土,有機質含量不均,局部見有腐植物,層厚1.50~8.10m。

     3)第四系上更新統沖洪積層礫砂(④):稍密~中密狀態,砂為石英質,次棱~次圓,局部見少量2~3cm的卵石,層厚0.60~6.50m。

     4)第四系殘積層礫質粉質粘土(⑤):可塑~硬塑狀態,由花崗巖風化殘積而成,除石英砂、礫外其它礦物已風化成粘性土,層厚2.60~11.40m。

     5)燕山期粗?;ǜ諮抑饕墑?、長石、云母等礦物組成,具粗?;ǜ誚峁?,塊狀構造。按其風化程度可以劃分為全風化、強風化、中風化、微風化四個帶。其中中風化巖層厚度變化較大,且中風化巖較厚的區域中上部存在破碎帶,破碎帶為灰綠~淺色,巖石具壓碎結構,為裂隙極發育,局部尚見斷層擦痕,層厚1.0m~10.9m。

 

圖2 破碎帶分布圖(圖中粗黑線區域)

3、樁基設計方案

     由于地勘發現中風化巖存在不規則破碎帶,破碎帶及附近巖體較破碎,且場地破碎帶上盤的巖石風化程度高,破碎帶的存在破壞了巖體的完整性,使巖石強度明顯降低,破碎帶兩側的風化界面變化較大,局部呈突變現象,形成明顯的不均勻地基,對樁基持力層的判斷及施工帶來不利影響,不適合采用旋挖灌注樁,因此最終確定人工挖孔灌注樁。其設計方案如下:

 樁基礎為人工挖孔灌注樁,樁端持力層為中風化基巖,樁端入巖深度要求除滿足原位標注的要求外,進入中風化不小于0.8d(d為樁身直徑)且樁長不小于6m,樁徑φ1200mm~φ3800mm,共167根。除樁徑φ1200mm及φ1400mm的邊樁,其它樁均有擴大頭,根據人工挖孔樁直徑不同,擴大頭直徑φ1800mm~φ5100mm不等。

4、開挖遇破碎帶處理措施

      在開挖入中風化巖層的施工過程中,若孔底碰到破碎帶,先暫停施工,聯系設計及地勘單位對破碎帶進行察看判斷,判定破碎帶的延展方向,破碎帶分為水平破碎帶及垂直破碎帶,針對不同的破碎帶采取不同的處理措施。

      1)開挖遇水平破碎帶的處理措施

      針對水平破碎帶,采取爆破開挖挖穿破碎帶的方式??謚林蟹緇罌椎子齙狡撲櫬?,若判定破碎帶為水平破碎帶,采取爆破開挖時,一次爆破深度控制不大于0.5m,爆破開挖后檢查開挖面是否為完整的中風化巖,直到開挖穿過破碎帶,判定孔底完整的中風化巖,而后繼續爆破開挖,直到開挖入中風化巖層的深度達到設計入巖要求,而后擴大頭施工,終孔,綁扎鋼筋,澆筑混凝土。例如能源大廈32#人工挖孔樁,樁徑2400mm,設計樁長為19.0m,開挖至18.3m時遇到水平破碎帶,爆破開挖至24.6m判定為完整的中分化巖,最終終孔深度為26.8m滿足設計入巖要求。

 

圖3 水平破碎帶照片

      2)開挖遇垂直破碎帶的處理措施

      針對垂直破碎帶,因無法挖穿破碎帶,采取增大擴大頭的方式??謚林蟹緇罌椎子齙狡撲櫬?,若判定破碎帶為垂直破碎帶,根據孔底破碎帶情況,確定增大擴大頭的方式。增大擴大頭是在原擴大頭尺寸的基礎上增大擴大頭的尺寸,根據孔底破碎帶位置的不同,采取不同的增大擴大頭的方式:四周均勻增大擴大頭或單側局部增大擴大頭。

      開挖至設計樁長及入巖深度要求后,擴大頭施工,采用爆破開挖的方式,從側面打孔,嚴格控制爆破的深度及裝藥量,單孔裝藥量0.32kg/孔,深度為藥孔底距擴大頭斜側壁200mm,盡量避免擾動周邊巖層及土層造成塌孔。

圖4 垂直破碎帶照片

      若孔底破碎帶的位置靠近樁孔中心,采取在樁孔四周均勻增大擴大頭的方式,在原擴大頭尺寸的基礎上向外擴150mm為增大后擴大頭的尺寸。例如能源大廈66#人工挖孔樁,原樁徑為2800mm,原擴大頭直徑為3800mm,確定方案為四周均勻增大擴大頭,增大擴大頭直徑為4100mm,如下圖:

圖5 破碎帶位于孔中間位置處理措施

      若孔底破碎帶的位置不在樁孔中心位置,偏向樁孔一側,采取在靠近破碎帶的一側的樁孔邊局部增大擴大頭的方式,擴出的擴大頭邊線為圓弧,圓弧的圓心及半徑根據孔擴大頭的尺寸、破碎帶的位置及尺寸確定,例如能源大廈76#人工挖孔樁,原樁徑為2800mm,原擴大頭尺寸為3800mm,破碎帶的位置及尺寸如下圖所示,確定方案為單側局部增大擴大頭,增大擴大頭圓弧的圓心為向著破碎帶一側距離樁心600mm位置,半徑為1800mm,擴出后擴大頭邊線與原擴大頭邊線相交為方案確定后的擴大頭尺寸,如下圖:

圖6 破碎帶位于孔一側位置處理措施

      增大擴大頭的斜側壁必須與原側壁平行,意味著增大擴大頭不僅增加擴大頭向四周的擴出的尺寸,同時還要增大擴大頭垂直的尺寸,即擴大頭的長度。如下圖:

圖7 增大擴大頭的方式

      樁孔擴大頭施工完成后,終孔驗收,綁扎鋼筋,澆筑混凝土。

      3)具體處理情況

      能源大廈工程人工挖孔樁共167根,有18根人工挖孔樁遇到破碎帶,其中12根遇到水平破碎帶,6根遇到垂直破碎帶,施工情況統計如下:

5、樁的檢測結果

      人工挖孔樁施工完成后,對樁進行以下檢測,遇到破碎帶樁全部檢測,結果如下:

      1)樁身完整性檢測

      根據樁身完整性檢測結果,小應變檢測65根,全部為I類樁;超聲波檢測97根,其中I類樁96根,II類樁1根;樁基抽芯檢測5根,樁身混凝土完整性為Ⅰ類樁。故全部167根樁,I類樁166根,II類樁1根,I類樁比例99.4%,遇到破碎帶的人工挖孔樁全部為I類樁。

      2)單樁垂直抗壓承載力檢測

      檢測原則:采用鉆芯法,根據檢測結果,樁基抽芯檢測30根,混凝土強度及基底持力層滿足設計要求。

     3)抗拔樁垂直抗拔承載力檢測

     根據檢測結果,單樁垂直抗拔試驗3根,結果滿足設計要求。

6、結語

      在對樁端持力層及入巖深度的判定上,人工挖孔樁相比于其他樁型有著無法比擬的優勢,在入巖遇到破碎帶時,處理方式更及時、更直接,能更好的滿足樁端持力層的要求,對地質復雜,特別是破碎帶較多的情況,有著明顯的施工優勢。

 

 

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