復雜地質條件下鉆孔灌注樁成樁實例
1、工程概況和工程地質
某工程位于錢塘江北岸濱江地塊，地基土由沖海相砂土和海灣相軟土組成，地下水位高，由于土體形成時間較短(系圍墾而成)，土體結構差，含砂量高，且極不穩(wěn)定，而且局部地表下有一層厚約4m由30～100cm塊石組成的塊石層，在較深處還有零星拋石，給樁基的施工帶來了很大的困難(表1)。
表1 土層物理力學指標
土層編號及名稱 層厚(m) 含水量
w(%) 重度γ(kN/m3) 孔隙比e壓縮模量Es(MPa) 樁周土摩阻力
(kPa) 樁端土承載力(kPa) 承載力標準值(kPa)
①粉質粘土 2.00～5.5031.9 18.8 0.910 7.5 12 -- 120
①-1淤泥 0.50～1.70 --16.5 -- -- 4 -- 45
②-1塊石 0.30～8.70 --22.0 -- -- -- -- 150
②粉質粘土 0.00～9.4032.8 18.3 0.919 5.0 12 -- 90
③-1粉土 0.40～8.4030.2 19.2 0.840 9.0 20 -- 130
③-2粉砂 2.00～5.8029.8 19.3 0.829 16.2 25 1800 170
③-3粉質粘土 2.50～4.8033.5 18.9 0.922 9.1 -- -- 120
④淤泥質粉質粘土 1.90～3.9038.5 18.0 1.104 4.17 -- -- 90
2、樁基方案選擇及其施工工藝
由于①、②層粉質粘土易產生振動液化，在類似工程地基處理中曾有采用沉管灌注樁產生大面積斷樁失敗的事例，設計時經多方比較最終選用550水下鉆孔灌注樁，設計要求樁尖進入持力層③-2層4d以上，樁長約15m，單樁承載力設計值420kN。
在所述地質條件下，保證成樁質量必須解決：擊穿塊石層，使成孔后塊石層部分孔壁不發(fā)生坍塌、縮頸；碰到大漂石要確保成孔質量；鉆孔過程中因土體不穩(wěn)定要防止土體流動并保證成孔后不發(fā)生縮頸。針對以上情況，采用了以下施工工藝：
(1)為穿透塊石層采用“沖擊+回旋”的工藝。在地表面至塊石層底用700沖擊鉆頭沖擊造孔，并放置鋼護筒至塊石層底護壁，以防止成孔后坍塌和縮頸。要保證護筒不移位，在護筒外空隙用黃泥均勻分層填筑以使護筒能保持垂直。放置護筒后，沖擊鉆機移位，再改用10型回旋鉆機鉆孔至持力層。成孔后將護筒留在孔內。
(2)部分孔位存在有較大的漂石，采用上下反復掃孔將漂石擠入土體。若無法擠掉漂石，則調用沖擊鉆機擊碎處理。
(3)為防止土體流動，一是采用跳打施工工藝，跳打間距控制在10d。因按順序施工，成孔時將由于鄰樁間的混凝土側向擠壓使孔壁不穩(wěn)定，極易導致土體流動，改用跳打工藝后，先打的樁的混凝土已固化，不再產生側向擠壓力，可消除順序施工時因側向擠壓而引起的孔壁不穩(wěn)定；二是要在鉆頭進入易流動的土層時放慢鉆進速度，并用優(yōu)質泥漿摻加白泥以提高泥漿的粘性(造孔時泥漿密度控制在1.3～1.5kg/m３之間)，增加護壁效果。
3、成樁情況及試驗結果
采用上述工藝先施工兩根試樁，成樁后經過靜載試驗(表2)，單樁承載力標準值分別為426kN和492kN滿足設計承載力要求。按照試樁施工經驗，對施工工藝作適當調整后全面進行工程樁施工，共施打500余根樁，動測結果表明：70%成樁完好符合設計要求，29%有輕度縮頸但基本不影響原設計強度，僅有極個別存在嚴重縮頸和夾泥現(xiàn)象需采取加固補強處理。但普遍存在充盈系數(shù)較大的情況，說明用這種施工工藝成樁時擴孔現(xiàn)象較嚴重。
表2 靜載試驗結果
試樁編號 最大試驗荷載
(kN) 最大沉降量
(mm) 極限承載力
(kN) 承載力標準值
(kN) 承載力標準值對應的沉降量(mm)
S1 710 16.64 ＞710426 4.31
S2 820 25.32 ＞820492 4.20
基礎澆筑到標高±0.00m后，即實施沉降觀察測量。上部結構結頂時，建筑物的沉降僅3～9mm，不均勻沉降較小，滿足國家規(guī)范要求。
某工程位于錢塘江北岸濱江地塊，地基土由沖海相砂土和海灣相軟土組成，地下水位高，由于土體形成時間較短(系圍墾而成)，土體結構差，含砂量高，且極不穩(wěn)定，而且局部地表下有一層厚約4m由30～100cm塊石組成的塊石層，在較深處還有零星拋石，給樁基的施工帶來了很大的困難(表1)。
表1 土層物理力學指標
土層編號及名稱 層厚(m) 含水量
w(%) 重度γ(kN/m3) 孔隙比e壓縮模量Es(MPa) 樁周土摩阻力
(kPa) 樁端土承載力(kPa) 承載力標準值(kPa)
①粉質粘土 2.00～5.5031.9 18.8 0.910 7.5 12 -- 120
①-1淤泥 0.50～1.70 --16.5 -- -- 4 -- 45
②-1塊石 0.30～8.70 --22.0 -- -- -- -- 150
②粉質粘土 0.00～9.4032.8 18.3 0.919 5.0 12 -- 90
③-1粉土 0.40～8.4030.2 19.2 0.840 9.0 20 -- 130
③-2粉砂 2.00～5.8029.8 19.3 0.829 16.2 25 1800 170
③-3粉質粘土 2.50～4.8033.5 18.9 0.922 9.1 -- -- 120
④淤泥質粉質粘土 1.90～3.9038.5 18.0 1.104 4.17 -- -- 90
2、樁基方案選擇及其施工工藝
由于①、②層粉質粘土易產生振動液化，在類似工程地基處理中曾有采用沉管灌注樁產生大面積斷樁失敗的事例，設計時經多方比較最終選用550水下鉆孔灌注樁，設計要求樁尖進入持力層③-2層4d以上，樁長約15m，單樁承載力設計值420kN。
在所述地質條件下，保證成樁質量必須解決：擊穿塊石層，使成孔后塊石層部分孔壁不發(fā)生坍塌、縮頸；碰到大漂石要確保成孔質量；鉆孔過程中因土體不穩(wěn)定要防止土體流動并保證成孔后不發(fā)生縮頸。針對以上情況，采用了以下施工工藝：
(1)為穿透塊石層采用“沖擊+回旋”的工藝。在地表面至塊石層底用700沖擊鉆頭沖擊造孔，并放置鋼護筒至塊石層底護壁，以防止成孔后坍塌和縮頸。要保證護筒不移位，在護筒外空隙用黃泥均勻分層填筑以使護筒能保持垂直。放置護筒后，沖擊鉆機移位，再改用10型回旋鉆機鉆孔至持力層。成孔后將護筒留在孔內。
(2)部分孔位存在有較大的漂石，采用上下反復掃孔將漂石擠入土體。若無法擠掉漂石，則調用沖擊鉆機擊碎處理。
(3)為防止土體流動，一是采用跳打施工工藝，跳打間距控制在10d。因按順序施工，成孔時將由于鄰樁間的混凝土側向擠壓使孔壁不穩(wěn)定，極易導致土體流動，改用跳打工藝后，先打的樁的混凝土已固化，不再產生側向擠壓力，可消除順序施工時因側向擠壓而引起的孔壁不穩(wěn)定；二是要在鉆頭進入易流動的土層時放慢鉆進速度，并用優(yōu)質泥漿摻加白泥以提高泥漿的粘性(造孔時泥漿密度控制在1.3～1.5kg/m３之間)，增加護壁效果。
3、成樁情況及試驗結果
采用上述工藝先施工兩根試樁，成樁后經過靜載試驗(表2)，單樁承載力標準值分別為426kN和492kN滿足設計承載力要求。按照試樁施工經驗，對施工工藝作適當調整后全面進行工程樁施工，共施打500余根樁，動測結果表明：70%成樁完好符合設計要求，29%有輕度縮頸但基本不影響原設計強度，僅有極個別存在嚴重縮頸和夾泥現(xiàn)象需采取加固補強處理。但普遍存在充盈系數(shù)較大的情況，說明用這種施工工藝成樁時擴孔現(xiàn)象較嚴重。
表2 靜載試驗結果
試樁編號 最大試驗荷載
(kN) 最大沉降量
(mm) 極限承載力
(kN) 承載力標準值
(kN) 承載力標準值對應的沉降量(mm)
S1 710 16.64 ＞710426 4.31
S2 820 25.32 ＞820492 4.20
基礎澆筑到標高±0.00m后，即實施沉降觀察測量。上部結構結頂時，建筑物的沉降僅3～9mm，不均勻沉降較小，滿足國家規(guī)范要求。
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