巖溶地質(zhì)分布區(qū)的某項目樁基礎設計
2016-10-17
一、概況
1、項目簡介
本項目場地位于深圳市坪山新區(qū)，為一100米的高層住宅項目，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 項目總平面圖（鳥瞰圖）
2、地質(zhì)介紹
根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，場地內(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水組微風化大理巖。微風化基巖呈乳白色、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。本場地內(nèi)共有11個鉆孔在大理巖內(nèi)揭露有溶洞，溶洞能見率為27.5%（揭露溶洞鉆孔孔數(shù)與揭露大理巖鉆孔孔數(shù)比值的百分數(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數(shù)），溶洞發(fā)育無規(guī)律，規(guī)模大小不一，溶洞洞高介于0.10m～1.00m，溶洞內(nèi)無充填物。溶洞具體情況詳見下“溶洞情況發(fā)育一覽表”。
表一 溶洞情況發(fā)育一覽表
微風化基巖巖質(zhì)脆硬，承載力高，完整基巖可作為各類樁基的樁端持力層。但大理巖屬可溶性巖，普遍發(fā)育有溶洞，且溶洞發(fā)育無規(guī)律，作端承樁時，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，為微風化巖層埋藏最淺的地方，層頂標高為15米（根據(jù)等高線），有效樁長約22米，可知巖層上覆蓋土層較厚。但基巖巖面標高變化較大，而且坡度大。如下圖：
圖二 地質(zhì)勘探點分布圖
圖三 地質(zhì)典型剖面圖
二、基礎選型
根據(jù)地質(zhì)詳勘報告，本工程可選用的樁基礎包括如下三種：
1、預應力混凝土管樁
該類型樁具有沉樁速度快，施工質(zhì)量較好，直觀、工期相對較短等優(yōu)點。但本場地基巖面起伏較大，如果樁長較長，施工時可能會觸巖導致斷樁、滑樁等現(xiàn)象，且場地內(nèi)分布較厚砂層，沉樁過程對砂層會產(chǎn)生擠密作用，對沉樁有一定影響。
2、人工挖孔灌注樁
其優(yōu)點是施工成孔速度快，可平行施工，質(zhì)量易保證，較經(jīng)濟；其缺點是松散土層較厚處及地下水對挖樁施工帶來較大困難，難以確保施工安全。
3、大口徑?jīng)_（鉆）孔灌注樁
其優(yōu)點是施工時不用疏排地下水，可以嵌巖，且較易穿透軟硬夾層達到預定持力層；不足之處是施工中產(chǎn)生的大量泥漿對場地環(huán)境污染較大、費用較高，成孔深度較大時孔底清渣較困難。若采用該類樁型，應注意采取措施清除孔內(nèi)沉渣，做好泥漿的排放處理，保護場地施工環(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，施工中也可能會出現(xiàn)偏錘現(xiàn)象。
基于成本及進度的考慮，本工程選用預應力混凝土管樁，沉樁方式為錘擊，
控制樁長使不觸巖，即以微風化巖層上一層粉質(zhì)粘土層層為樁端持力層，承載力通過試樁確定。
三、試樁
根據(jù)場地特點，選取2號樓附近試打樁2根，其中1根位于預計樁長最短處的鉆孔61旁邊。
單樁承載力特征值目標值是2000kN。
表二 受檢樁成樁參數(shù)表
對本工程共2根試驗管樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗，檢測結(jié)論為：
?。?）所測S1#共1根d500mm的試驗管樁，其單樁豎向抗壓承載力檢測值達到4000kN，滿足設計目標值。
?。?）所測S2#共1根d500mm的試驗管樁，其單樁豎向抗壓承載力檢測值為3600kN，未滿足設計目標值。
表三 試驗結(jié)果匯總表
圖四 2號試驗樁（S2#）Q-S曲線圖
根據(jù)試樁結(jié)果，可認為本工程采用預應力管樁是可行的，單樁承載力極限值根據(jù)2號試驗樁（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、專家評審
由于地質(zhì)復雜，且工期緊張，為確保樁基選型的可行性，業(yè)主組織了專家對預應力管樁方案進行了評審，遞交評審的初步樁基礎方案為：
采用樁筏基礎，選用直徑為500mm的高強預應力混凝土管樁，樁心間距為4倍樁直徑，單樁承載力以樁長控制為主，設計有效樁長20米。
評審專家一共3位，分別為一位深圳市資深地質(zhì)專家、深圳市施工圖審查專家和一位龍崗、坪山地區(qū)工程設計經(jīng)驗豐富的設計院總工。3位專家聽取了設計單位對地質(zhì)條件以及設計思路的介紹，并經(jīng)過詳細討論，一致認為本樁基礎設計方案合理可行，并提出了幾條建議，如下：
1、根據(jù)地勘資料，細化管樁布置，并可適當增加樁長；
2、可在局部開挖較深，基巖埋深較淺的區(qū)域，適當補充進入巖層一定深度的鉆孔，進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，如遇基巖，在探明樁端位置無溶洞時，可將樁端放置于巖面上；
4、管樁施工時，如遇土洞，應將土洞用塑性混凝土或水泥砂漿灌注后再補樁。
五、樁基礎設計及施工
考慮到樁端放置于下伏基巖面的施工難度，本工程最終設計樁長仍控制為22米，如果施工達到22米時貫入度仍較大，繼續(xù)打入至26米，根據(jù)樁基承載力計算結(jié)果，承載力特征值應可達到目標值1600kN。
由于結(jié)構(gòu)墻下軸力較高，本工程高層建筑下設計為樁筏基礎，選用直徑為500MM的高強預應力管樁，樁心間距為2米，采用等距的方式布置，如下圖：
圖五 1號樓樁基礎平面圖
施工時主要的控制點有2點，分別是：
1、根據(jù)微風化巖層等高線圖預估樁長，樁長小于22米的區(qū)域，適當補充工程勘察鉆孔，探明巖面變化及溶洞分布情況。在該區(qū)域打樁時，加強打樁過程的監(jiān)控，不放過一絲異常情況。如果預計會觸巖，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，且在打樁過程中對一定數(shù)量的樁設置上涌和水平偏移觀察點，定時觀測樁上涌量及樁頂水平偏位值，對上涌和偏位值較大的樁，采取復打措施。
經(jīng)過施工單位的努力，本工程約1500根樁，全部順利施工完成，并通過靜載試驗和樁身完整性檢測，檢測結(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)性和復雜性，樁基礎設計需要多方仔細考慮，對設計人員提出了更高的要求。對本項目來說，雖然最終樁基礎設計仍為較簡單的非觸巖的摩擦型預應力混凝土管樁，成功避開不良地質(zhì)情況的影響，但在設計過程中，不可避免的要考慮到萬一樁長不足，需要采用下伏基巖作為樁端持力層的種種可能性及其設計、施工難點。通過本項目樁基礎的設計，設計人員的技術(shù)面和知識面，都得到了較大的提高，對往后的設計工作，具有非常積極的促進和參考意義。
參考文獻：
[1]《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007-2002
[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ 94-94
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[4]廣東省標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》（DBJ15-31-2003）
[5]《深圳地區(qū)基樁質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)程》（SJG 09- 99）
