三门大湖塘新区桩基础几个问题的探讨

1、三门大湖塘新区桩基础几个问题的探讨推荐: 蒋英明, 三门县建造工程质量监督站;韩高益, 三门县建造工程管理处随着三门县经济建设的快速进展,很多巍峨建造物在大湖塘新区落户。因为大湖塘新区地处海陆交相互的复杂地层地段,所以建造物大多采用桩基础;而且基岩埋深一般在3040m左右,局部深50m,对于高层建造物都采用嵌岩钻孔灌注桩基础。从现有的建造物桩基础检测结果来看,有不少问题务必总结。1新区场地土物理力学指标和承载力参数大湖塘新区综合工程地层及其承载力参数(按照地质报告)见表1。2单桩承载力取值(1)单桩竖向抗压极限承载力Qu按建造基桩检测技术规范(JGJ106-2022)有关规定和现场实际静载实验

2、的Q-S曲线综合分析决定。(2)嵌岩桩的桩顶沉降S对单桩竖向抗压极限承载力取值很重要。桩顶沉降S由桩身压缩变形SP、底沉渣压实变形SS和桩端下岩石沉降SB组成:S=SP+SS+SB正常状况下,岩石沉降SB很小,主要考虑SP、SS。桩身压缩变形SP。按照材料力学中轴向受压杆件变形的计算公式,并考虑到桩周土的约束对轴向力传递的影响和实际测试结果,可以近似地将轴力-深度分布曲线简化为直线,则:式中:Pt桩顶轴向力;Pp桩端轴向力;EC桩混凝土弹性模量;A桩身横截面积。针对现有的嵌岩桩概略估算结果:对于直径1000mm,桩长30m的桩,SP=58mm;对于直径1000mm,桩长50m的桩,SP=812

3、mm。沉渣压实变形SS。桩底沉渣因为受到四周基岩的约束,压实变形类似于有侧限压缩变形。从受力过程可分为两个阶段,第一阶段沉渣受到桩身自重的压力(最大理论值为.L),在此压力下变形较小,稳定也较快。其次阶段为受到外荷载的作用,此时产生的变形:式中:e0沉渣起始孔隙比;ep作用于沉渣的外荷载所对应的沉渣孔隙比;H0孔底沉渣厚度。按照阅历和实验室数据概略估算:H0=20mm,SS=25mm;H0=50mm,SS=1020mm;H0=70mm,SS=1530mm。3部分单桩静载荷实验成绩资料比较3.1部分实验成绩资料部分实验成绩资料汇总详见表2。3.2几根桩顶沉降量较大的桩的分析结论序号2桩:桩径10

4、00mm,桩长55.5m,桩顶沉降量39.41mm。主要是沉渣厚度较大。序号6桩:桩径700mm,桩长24.0m,单桩承载力特征值2700kN,相应的桩顶沉降量30.14mm。当实验加荷到6000kN时桩顶急剧下沉2030cm。开挖结果,是接桩部位碎裂。推断单桩极限承载力要大于6000kN。序号10桩(S4):桩径1000mm,桩长25.65m,实验加荷到11200kN时,桩顶沉降量50.76mm。补勘钻探结果,东边(B2)1.7m钻孔,中风化基岩在33.5m见到,且在28.528.7m夹黏土;再往东7.92m的ZK8孔32.3m见到中风化基岩;西边(B1)2m钻孔,中风化基岩在30.9m见到

5、。推断结果:桩端所在位置不是中风化基岩。序号11桩:桩径1000mm,桩长35.8m,实验加荷到11200kN时,桩顶沉降量45.17mm。在加荷到70008400kN时消失陡降,加荷到980011200kN时,Q-s曲线又趋平缓。推断结果:桩端沉渣,估算厚度在40mm左右。11号桩Q-S曲线见图1。图111号桩Q-S曲线4各桩型的分析比较4.1单桩承载力及其经济效益从表2Ra/V(kN/m3)一栏可以看出,大直径嵌岩桩桩长在2030m,每m3混凝土所得到的单桩承载力最大,能达到323kN/m3;桩长在50m多,每m3混凝土所得到的单桩承载力约140kN左右。可见长桩经济效益较差。倘若以-1或

6、-1含黏性土卵石层为桩基持力层,桩长在2030m左右,对于600、700钻孔灌注桩,单桩承载力特征值18002200kN,每m3混凝土所得到的单桩承载力特征值能达到160kN左右。倘若每m3混凝土费用总额按700元计算,那么每100kN所需费用为437.5元。对于500的预应力管桩,每米桩长所得到的单桩承载力特征值能达到83.3kN左右。倘若每米桩长费用总额按180元计算,则每100kN所需费用为216元。由此可见,预应力管桩的费用要比钻孔灌注桩低得多,所以在施工条件允许的状况下,应尽量使用预应力管桩基础。从技术经济效益方面考虑,建议工程勘察时,一般的控制深度均应在30m以上,而且至少有一孔要

7、见到基岩。4.2勘察成绩资料分析与桩端承载力特征值决定(1)按照建造地基基础设计规范(GB500-2022)第8.5.5条和第5.2.6条规定:当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时,可按下式估算单桩承载力特征值:嵌岩灌注桩桩端以下3倍桩径范围内应无脆弱夹层、断裂破裂带和地窖分布;并应在桩底应力蔓延范围内无岩体临空面。当桩端无沉渣时,桩端岩石承载力特征值(qpa),应按照岩石饱和单轴抗压强度标准值按本规范第5.2.6条决定,或按本规范附录H用岩基载荷实验决定。规范第5.2.6条对完整、较完整和较破裂的岩石地基承载力特征值,可按照室内饱和单轴抗压强度按下式计算:r折减系数。按照岩体完整程度以及结构面

8、的间距、宽度、产状和组合,由地区阅历决定。无阅历时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.20.5;对较破裂岩体可取0.10.2。桩端阻力特征值计算参数确实定是关键。一号大厦和二号大酒店两个工地毗邻,地层状况基本全都,基岩都是安山岩。由两个单位勘察,同样作为桩端持力层的中风化安山岩,一号大厦提的桩端阻力特征值是2800kPa;二号大酒店提的桩端阻力特征值是4000kPa。一号大厦中风化安山岩的岩石饱和单轴抗压强度标准值128.6MPa;二号大酒店中风化安山岩的岩石饱和单轴抗压强度标准值110.27MPa。根据建造地基基础设计规范(GB500-2022)上述有关规定:r按最小取值,即r=0.

9、1;frk按100MPa计算。那么:按浙江省标准建造地基基础设计规范(DB33/1001-2022)附录N表N.0.2中等风化微风化的硬质岩,桩端土(岩)承载力特征值qpa=600010000kPa。两工程勘察报告的取值偏于保守。(2)一号大厦、二号大酒店均由一家建造设计院设计。桩型为1000、900、800钻孔灌注桩,以中等风化安山岩层为桩端持力层,入持力层深度为1D,要求单桩承载力特征值分离为7000kN、6000kN、5200kN。从表2可见,二号大酒店的几根试桩问题较大。主要问题是中等风化安山岩层顶板位置勘察资料的误差很大,桩端多未进入中等风化安山岩。(3)三号大厦由另一家建造设计事务

10、所设计。桩型为700钻孔灌注桩,以中等风化凝灰岩或含黏性土碎石为桩端持力层,要求单桩承载力特征值为2500kN(试桩时最大加载量要求再加12级)。从上面分析中可知,桩长2030m左右的嵌岩桩经济效益最好。单桩极限承载力大于6000kN。最后设计所有采用嵌岩桩。(4)花园由第三家建造设计公司设计。桩型为700、600钻孔灌注桩,以或含黏性土卵石为桩端持力层,要求单桩承载力特征值为2200kN1300kN。因为机械设备和施工工艺等缘由,孔壁塌方,混凝土充盈系数增大,实际的单桩承载力比设计要求大许多。(5)C-16地块住所小区由第四家民用建造设计公司设计,为多层建造。桩型为500、600预应力管桩,

11、以含黏性土卵石为桩端持力层,要求单桩承载力特征值500为1500kN、600为1800kN。经济效益显著。5桩基础施工中的几个问题(1)施工机械设备:按照场地的实际状况,因地制宜抉择合适的施工机械设备和钻进工具,同时还要抉择切实可行的成孔施工工艺。(2)钻孔护壁:大湖塘的地层比较复杂,软土层段混凝土灌注桩简单产生缩径;砂砾、圆砾层极易塌孔。施工中要常常测试泥浆比重。在砂砾层中钻进,严格控制泥浆的稠度,定期测定粘度、含砂量和胶体率。参考的控制值:粘度为1822s;含砂量不大于4%;胶体率不小于90%。(3)桩端进入持力层的深度:建造地基基础设计规范(GB500-2022)第8.5.2条第3点规定:桩底进入持力层的深度,按照地质条件、荷载及施工工艺决定,一般为桩身直径的13倍。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩的最小深度,不小于0.5m。对于嵌岩桩,进入中风