巖溶地質(zhì)分布區(qū)的某項(xiàng)目樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
2016-10-17
一、概況
1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介
本項(xiàng)目場(chǎng)地位于深圳市坪山新區(qū)，為一100米的高層住宅項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，帶二層整體地下室。
圖一 項(xiàng)目總平面圖（鳥(niǎo)瞰圖）
2、地質(zhì)介紹
根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)土層自上而下有：素填土、耕植土、第四系沖洪積層（巖性包括：淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、含砂粉質(zhì)黏土、粗砂、含礫粉質(zhì)黏土、含礫黏土），下伏基巖為石炭系測(cè)水組微風(fēng)化大理巖。微風(fēng)化基巖呈乳白色、灰白色，變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，閉合裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，柱狀10-60cm，巖質(zhì)硬脆，錘擊易斷，聲脆，揭露厚度介于1.00米～9.90米（含溶洞），層頂高程介于-15.37m～14.71m。本場(chǎng)地內(nèi)共有11個(gè)鉆孔在大理巖內(nèi)揭露有溶洞，溶洞能見(jiàn)率為27.5%（揭露溶洞鉆孔孔數(shù)與揭露大理巖鉆孔孔數(shù)比值的百分?jǐn)?shù)），線巖溶率2.32%（揭露溶洞的總厚度與揭露大理巖的總厚度比值的百分?jǐn)?shù)），溶洞發(fā)育無(wú)規(guī)律，規(guī)模大小不一，溶洞洞高介于0.10m～1.00m，溶洞內(nèi)無(wú)充填物。溶洞具體情況詳見(jiàn)下“溶洞情況發(fā)育一覽表”。
表一 溶洞情況發(fā)育一覽表
微風(fēng)化基巖巖質(zhì)脆硬，承載力高，完整基巖可作為各類(lèi)樁基的樁端持力層。但大理巖屬可溶性巖，普遍發(fā)育有溶洞，且溶洞發(fā)育無(wú)規(guī)律，作端承樁時(shí)，不僅要考慮嵌巖深度，還要防止樁端落在薄弱的溶洞頂板上。鉆孔61附近，為微風(fēng)化巖層埋藏最淺的地方，層頂標(biāo)高為15米（根據(jù)等高線），有效樁長(zhǎng)約22米，可知巖層上覆蓋土層較厚。但基巖巖面標(biāo)高變化較大，而且坡度大。如下圖：
圖二 地質(zhì)勘探點(diǎn)分布圖
圖三 地質(zhì)典型剖面圖
二、基礎(chǔ)選型
根據(jù)地質(zhì)詳勘報(bào)告，本工程可選用的樁基礎(chǔ)包括如下三種：
1、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁
該類(lèi)型樁具有沉樁速度快，施工質(zhì)量較好，直觀、工期相對(duì)較短等優(yōu)點(diǎn)。但本場(chǎng)地基巖面起伏較大，如果樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，施工時(shí)可能會(huì)觸巖導(dǎo)致斷樁、滑樁等現(xiàn)象，且場(chǎng)地內(nèi)分布較厚砂層，沉樁過(guò)程對(duì)砂層會(huì)產(chǎn)生擠密作用，對(duì)沉樁有一定影響。
2、人工挖孔灌注樁
其優(yōu)點(diǎn)是施工成孔速度快，可平行施工，質(zhì)量易保證，較經(jīng)濟(jì)；其缺點(diǎn)是松散土層較厚處及地下水對(duì)挖樁施工帶來(lái)較大困難，難以確保施工安全。
3、大口徑?jīng)_（鉆）孔灌注樁
其優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)不用疏排地下水，可以嵌巖，且較易穿透軟硬夾層達(dá)到預(yù)定持力層；不足之處是施工中產(chǎn)生的大量泥漿對(duì)場(chǎng)地環(huán)境污染較大、費(fèi)用較高，成孔深度較大時(shí)孔底清渣較困難。若采用該類(lèi)樁型，應(yīng)注意采取措施清除孔內(nèi)沉渣，做好泥漿的排放處理，保護(hù)場(chǎng)地施工環(huán)境。另外，因基巖巖溶（溶洞）發(fā)育，樁基施工中，可能出現(xiàn)混凝土超灌現(xiàn)象。在巖面起伏較大地段，施工中也可能會(huì)出現(xiàn)偏錘現(xiàn)象。
基于成本及進(jìn)度的考慮，本工程選用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，沉樁方式為錘擊，
控制樁長(zhǎng)使不觸巖，即以微風(fēng)化巖層上一層粉質(zhì)粘土層層為樁端持力層，承載力通過(guò)試樁確定。
三、試樁
根據(jù)場(chǎng)地特點(diǎn)，選取2號(hào)樓附近試打樁2根，其中1根位于預(yù)計(jì)樁長(zhǎng)最短處的鉆孔61旁邊。
單樁承載力特征值目標(biāo)值是2000kN。
表二 受檢樁成樁參數(shù)表
對(duì)本工程共2根試驗(yàn)管樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)論為：
（1）所測(cè)S1#共1根d500mm的試驗(yàn)管樁，其單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)值達(dá)到4000kN，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)值。
?。?）所測(cè)S2#共1根d500mm的試驗(yàn)管樁，其單樁豎向抗壓承載力檢測(cè)值為3600kN，未滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)值。
表三 試驗(yàn)結(jié)果匯總表
圖四 2號(hào)試驗(yàn)樁（S2#）Q-S曲線圖
根據(jù)試樁結(jié)果，可認(rèn)為本工程采用預(yù)應(yīng)力管樁是可行的，單樁承載力極限值根據(jù)2號(hào)試驗(yàn)樁（S2#）Q-S曲線圖，可取沉降突然增大之前的值，即3200kN，單樁承載力特征值為1600kN。
四、專(zhuān)家評(píng)審
由于地質(zhì)復(fù)雜，且工期緊張，為確保樁基選型的可行性，業(yè)主組織了專(zhuān)家對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁方案進(jìn)行了評(píng)審，遞交評(píng)審的初步樁基礎(chǔ)方案為：
采用樁筏基礎(chǔ)，選用直徑為500mm的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁心間距為4倍樁直徑，單樁承載力以樁長(zhǎng)控制為主，設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)20米。
評(píng)審專(zhuān)家一共3位，分別為一位深圳市資深地質(zhì)專(zhuān)家、深圳市施工圖審查專(zhuān)家和一位龍崗、坪山地區(qū)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)院總工。3位專(zhuān)家聽(tīng)取了設(shè)計(jì)單位對(duì)地質(zhì)條件以及設(shè)計(jì)思路的介紹，并經(jīng)過(guò)詳細(xì)討論，一致認(rèn)為本樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案合理可行，并提出了幾條建議，如下：
1、根據(jù)地勘資料，細(xì)化管樁布置，并可適當(dāng)增加樁長(zhǎng)；
2、可在局部開(kāi)挖較深，基巖埋深較淺的區(qū)域，適當(dāng)補(bǔ)充進(jìn)入巖層一定深度的鉆孔，進(jìn)一步探明巖面變化情況；
3、根據(jù)覆蓋土層的厚度變化，分別確定最大控制樁長(zhǎng)，如遇基巖，在探明樁端位置無(wú)溶洞時(shí)，可將樁端放置于巖面上；
4、管樁施工時(shí)，如遇土洞，應(yīng)將土洞用塑性混凝土或水泥砂漿灌注后再補(bǔ)樁。
五、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工
考慮到樁端放置于下伏基巖面的施工難度，本工程最終設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)仍控制為22米，如果施工達(dá)到22米時(shí)貫入度仍較大，繼續(xù)打入至26米，根據(jù)樁基承載力計(jì)算結(jié)果，承載力特征值應(yīng)可達(dá)到目標(biāo)值1600kN。
由于結(jié)構(gòu)墻下軸力較高，本工程高層建筑下設(shè)計(jì)為樁筏基礎(chǔ)，選用直徑為500MM的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁，樁心間距為2米，采用等距的方式布置，如下圖：
圖五 1號(hào)樓樁基礎(chǔ)平面圖
施工時(shí)主要的控制點(diǎn)有2點(diǎn)，分別是：
1、根據(jù)微風(fēng)化巖層等高線圖預(yù)估樁長(zhǎng)，樁長(zhǎng)小于22米的區(qū)域，適當(dāng)補(bǔ)充工程勘察鉆孔，探明巖面變化及溶洞分布情況。在該區(qū)域打樁時(shí)，加強(qiáng)打樁過(guò)程的監(jiān)控，不放過(guò)一絲異常情況。如果預(yù)計(jì)會(huì)觸巖，改用小錘輕擊的施工方式，保證樁端不被破壞，且能穩(wěn)置于巖面上。
2、合理安排打樁順序，避免擠土效應(yīng)，且在打樁過(guò)程中對(duì)一定數(shù)量的樁設(shè)置上涌和水平偏移觀察點(diǎn)，定時(shí)觀測(cè)樁上涌量及樁頂水平偏位值，對(duì)上涌和偏位值較大的樁，采取復(fù)打措施。
經(jīng)過(guò)施工單位的努力，本工程約1500根樁，全部順利施工完成，并通過(guò)靜載試驗(yàn)和樁身完整性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果全部合格。
六、結(jié)論
在巖溶地質(zhì)分布區(qū)，由于下伏基巖的單調(diào)性和復(fù)雜性，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)需要多方仔細(xì)考慮，對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。對(duì)本項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，雖然最終樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)仍為較簡(jiǎn)單的非觸巖的摩擦型預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，成功避開(kāi)不良地質(zhì)情況的影響，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免的要考慮到萬(wàn)一樁長(zhǎng)不足，需要采用下伏基巖作為樁端持力層的種種可能性及其設(shè)計(jì)、施工難點(diǎn)。通過(guò)本項(xiàng)目樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員的技術(shù)面和知識(shí)面，都得到了較大的提高，對(duì)往后的設(shè)計(jì)工作，具有非常積極的促進(jìn)和參考意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002
[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ 94-94
[3]廣東省《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程》
[4]廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2003）
[5]《深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（SJG 09- 99）
