全、強(qiáng)風(fēng)化巖鉆沖孔樁基設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

鄧文龍，劉小敏

（深圳市勘察研究院有限公司，深圳518026）

摘　要:本文通過幾個(gè)工程基樁靜載試驗(yàn)，綜合確定全、強(qiáng)風(fēng)化巖鉆沖孔樁基設(shè)計(jì)參數(shù)（樁側(cè)阻力特征值、樁端阻力特征值），可供設(shè)計(jì)參考。

關(guān)鍵詞:全風(fēng)化巖；強(qiáng)風(fēng)化巖；鉆沖孔樁；樁側(cè)阻力特征值；樁端阻力特征值

The Confirmation of Fully、Highly Weathered Rock Drilling Wash Bore Pile Foundation Design Parameters

Deng Wenlong，Liu Xiaomin

（Shenzhen Investigation ＆Research Institute Co.，Ltd518026）

Abstract:In this paper，several engineering foundation pile static load test are integrated to determine the fully and highly weathered rock drilling wash bore pile foundation design parameters（Characteristic Value of Pile Side Resistance，Characteristic Value of Pile Tip Resistance），for design reference.

Key words:fully weathered rock；highly weathered rock；drilling wash bore pile；characteristic value of pile side resistance；characteristic value of pile tip resistance

1　前言

深圳地區(qū)基巖埋藏比較淺，一般的高層建筑往往采用樁基，以中風(fēng)化或微風(fēng)化巖作樁基持力層，這樣可確保樁有足夠的承載力，無需進(jìn)行沉降變形驗(yàn)算，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于施工和確定持力層，節(jié)省工程造價(jià)。但在一些地段，如南山、福田、寶安區(qū)等，分布有較厚的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖，有的厚10～50m，如若樁要穿越其至中風(fēng)化、微風(fēng)化巖之上，往往要增加巨大的工程造價(jià)。為此，如何利用全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖（特別是強(qiáng)風(fēng)化巖）作為樁端持力層，深圳的巖土工程師花費(fèi)了不少精力，作了大量的研究，得出了不少很有價(jià)值的研究成果。這些成果有些納入《深圳地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)試行規(guī)程》SJG 1—88和深圳市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》SJG 1—2010中，對(duì)深圳地區(qū)的樁基設(shè)計(jì)施工起到指導(dǎo)作用，有許多成功的例子。但在早期的規(guī)范規(guī)程中，沒劃分出全風(fēng)化巖類別，在一些已施工的項(xiàng)目中，發(fā)現(xiàn)提供的全風(fēng)化巖，特別是強(qiáng)風(fēng)化巖的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際有一定的差距，有的差距還比較大，不得不進(jìn)行補(bǔ)樁處理。因此有必要對(duì)全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)一步研究，提供更合理的建議值。本文根據(jù)幾個(gè)工程實(shí)例的樁靜載試驗(yàn)成果，總結(jié)全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值，提出幾個(gè)值得注意的問題。

2　幾個(gè)項(xiàng)目的基樁靜載試驗(yàn)成果

2.1　某場(chǎng)地鉆孔樁擴(kuò)底樁靜載試驗(yàn)結(jié)果

某場(chǎng)地位于濱海堆積區(qū)，進(jìn)行了三根鉆孔擴(kuò)底樁的靜載試驗(yàn)?？辈靾?bào)告提供的試樁場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件見表1，樁的施工情況見表2。

表1　試樁場(chǎng)地工程地質(zhì)概況

表2　試驗(yàn)樁的成樁參數(shù)

靜載試驗(yàn)結(jié)果見表3，選用40mm沉降量所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)荷載為基樁極限承載力，S1、S2、S3的極限承載力分別為9 220kN、8 940kN、7 796kN，取安全系數(shù)2，則對(duì)應(yīng)的基樁承載力特征值分別為4 610kN、4 470kN、3 898kN。從樁身埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)和樁端埋設(shè)土壓力計(jì)得到各樁的側(cè)阻力和端阻力?？偟目磥?，鉆孔擴(kuò)底樁的承載力主要由端阻力承擔(dān)，各樁端阻力占總承載力的85%以上。典型樁的各土層側(cè)阻力隨樁頂荷載變化情況見表4。

表3　試樁靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表4　S1試驗(yàn)樁各土層側(cè)阻力隨樁頂荷載變化數(shù)據(jù)表

將實(shí)測(cè)各土層的樁側(cè)極限側(cè)阻力和樁極限端阻力除以其面積和安全系數(shù)2，得各層土樁側(cè)阻力特征值和樁端阻力特征值（表5）。從表中可見，鉆孔擴(kuò)底樁的樁側(cè)阻力較低，特別是上部的素填土、淤泥質(zhì)土可忽略不計(jì)。試驗(yàn)場(chǎng)地強(qiáng)風(fēng)化中的樁端阻力上段和中段沒多大差別，下段樁端阻力明顯增大。

表5　實(shí)測(cè)各土層的樁側(cè)阻力和樁端阻力特征值(kPa)

＊注:S3號(hào)樁砂質(zhì)黏性土的摩阻力明顯變小，可能受下部擴(kuò)大頭的影響。

2.2　深圳南山商業(yè)文化中心核心區(qū)景觀工程鉆沖孔樁靜載試驗(yàn)

本場(chǎng)地位于濱海堆積區(qū)，地層分布情況與樁基（鉆、沖孔樁）設(shè)計(jì)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值見表6。

表6　試驗(yàn)樁位地層分布與樁基設(shè)計(jì)參數(shù)

3根試驗(yàn)樁設(shè)計(jì)要求及施工資料見表7。分析整理試驗(yàn)結(jié)果匯總見表8。

表7　試樁樁基設(shè)計(jì)及施工資料

表8　試驗(yàn)結(jié)果匯總

按表6提供的經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算，單樁豎向承載力與實(shí)測(cè)值相差太大，僅達(dá)實(shí)測(cè)值的32%～78%；而按本文表5的建議值樁側(cè)阻力計(jì)算，1號(hào)樁的端阻力為1 596kN，單位面積的樁端阻力為1 412kPa；而2、3號(hào)樁，樁側(cè)阻力已大于實(shí)測(cè)值（表9）。除了試驗(yàn)樁成樁時(shí)間較長(zhǎng)（10天），其殘積土（礫質(zhì)粉質(zhì)黏土）較厚，達(dá)20.7m和24.4m，地層軟化和擾動(dòng)后側(cè)摩阻力大幅度降低直接導(dǎo)致樁承載力明顯降低外，不排除有施工方面的因素。

表9　單樁豎向承載力計(jì)算結(jié)果

2.3　怡龍風(fēng)景園靜載試驗(yàn)

怡龍風(fēng)景園場(chǎng)地進(jìn)行了2根沖孔樁的靜載試驗(yàn)。樁徑900mm，持力層為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，設(shè)計(jì)單樁承載力6 100kN。場(chǎng)地巖土層情況見表10，樁成樁參數(shù)見表11，試驗(yàn)結(jié)果匯總見表12。

表10　場(chǎng)地工程地質(zhì)概況

表11　受檢樁成樁參數(shù)

表12　試驗(yàn)結(jié)果匯總表

按5-69號(hào)樁反算，上部土層的樁側(cè)阻力平均值按20kPa計(jì)算，下部強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖按60kPa計(jì)算，樁側(cè)阻力特征值為3 271kN，單樁端阻力特征值為900kN，除以樁端面積，強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖樁端阻力特征值為1 415kPa；按5-68號(hào)樁計(jì)算，樁側(cè)阻力特征值為3 309kN；單樁端阻力特征值為3 524-3 309＝215kN，強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖樁端阻力特征值僅為338kPa。2根試樁的長(zhǎng)徑比分別為38～41，屬于細(xì)長(zhǎng)樁類型，其基樁承載力主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)。本項(xiàng)目基樁側(cè)阻力所占比例達(dá)78%～94%。

3　鉆沖挖孔樁全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

3.1　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、廣東省標(biāo)準(zhǔn)提供的參考值

深圳市標(biāo)準(zhǔn)《深圳地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)試行規(guī)程》SJG 1—88中對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖的鉆沖挖孔樁，不考慮樁側(cè)阻力，樁端阻力容許值按2 500～3 000kPa取值，當(dāng)時(shí)未分出全風(fēng)化層，因而未提全風(fēng)化巖的建議值?，F(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94—2008、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)范》JGJ72—2004J366—2004（簡(jiǎn)稱“高規(guī)”）和廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DBJ-15-31—2003提供的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值見表13。

表13　行業(yè)和廣東省標(biāo)準(zhǔn)提供的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

注:1.《高層建筑巖土工程勘察規(guī)范》鉆沖孔樁的參數(shù)未提，側(cè)阻力按打入式樁乘以0.8取值（按8.3.13條應(yīng)取70%～80%），端阻力按打入式樁乘以0.3計(jì)算；

2.《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94—2008、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)范》JGJ 72—2004J366—2004提供的是極限值，將其除2為特征值。

3.2　全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

上述3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)劃分的全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖的標(biāo)準(zhǔn)不完全一致，“高規(guī)”劃分的全風(fēng)化巖按實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N′＝40～70擊劃分，強(qiáng)風(fēng)化巖的N′大于70擊；而另外2本標(biāo)準(zhǔn)是按全風(fēng)化N′＝30～50，強(qiáng)風(fēng)化N′大于50擊劃分。3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提供的樁基設(shè)計(jì)參數(shù)建議值中“高規(guī)”的樁端阻力明顯高于另外2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的值。《深圳地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)試行規(guī)程》SJG 1—88劃分強(qiáng)風(fēng)化巖按修正標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)大于50擊為標(biāo)準(zhǔn)，深圳市標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》SJG 1—2010劃分全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖參照“高規(guī)”標(biāo)準(zhǔn)，并提出了相應(yīng)的承載力建議值。

深圳地區(qū)全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖因其巖性不同，或處的地貌單元不同，其強(qiáng)度差別很大。全風(fēng)化一般多呈土狀，與上部殘積土呈漸變過渡關(guān)系；強(qiáng)風(fēng)化巖厚度變化大，部分地段可分上下兩段，或上中下三段。上段多呈現(xiàn)土狀，中段呈砂土狀，下段呈碎塊狀。處于濱海堆積平原上的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖由于受海水的浸泡作用，風(fēng)化程度加劇，使其強(qiáng)度降低。綜合上述幾個(gè)場(chǎng)地的靜載試驗(yàn)結(jié)果及建議值（表14）。從幾個(gè)實(shí)例的靜載試驗(yàn)結(jié)果可見，實(shí)測(cè)的鉆沖孔樁全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖的樁側(cè)阻力比現(xiàn)行規(guī)范建議值要小一些，特別是施工質(zhì)量控制不到位或樁較長(zhǎng)時(shí)，地下水長(zhǎng)時(shí)間的浸泡和泥漿護(hù)壁，會(huì)較大地降低樁側(cè)阻力；而樁端阻力可按規(guī)范建議值，但要注意施工工藝，要嚴(yán)格控制樁底沉碴，和長(zhǎng)時(shí)期間浸泡，否則基樁承載力會(huì)大大降低。表中的建議值應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地巖土狀態(tài)和施工經(jīng)驗(yàn)選用，缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)應(yīng)通過樁靜載試驗(yàn)校核。

表14　鉆沖孔樁基靜載試驗(yàn)結(jié)果匯總及建議值表

4　結(jié)語(yǔ)

通過幾個(gè)項(xiàng)目的基樁靜載試驗(yàn)結(jié)果分析，可歸納以下幾點(diǎn)意見:

（1）現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)所建議的鉆沖孔灌注的設(shè)計(jì)參數(shù)仍然偏高，需根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整，鉆沖孔樁的施工工藝控制對(duì)承載力的影響較大。

（2）對(duì)鉆孔擴(kuò)底樁，承載力主要由樁端阻力承擔(dān)。當(dāng)樁比較短時(shí)，可忽略不計(jì)樁側(cè)阻力。

（3）對(duì)深圳地區(qū)全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖，其樁端阻力可適當(dāng)提高，強(qiáng)風(fēng)化巖視其巖性可分為上下或上中下亞層（段），強(qiáng)風(fēng)化巖下段其端阻力可取較高值，但處于濱海帶或風(fēng)化深槽帶，應(yīng)取較低值。

（4）對(duì)存在深厚的殘積土的樁，鉆沖孔樁的成孔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，地下水和護(hù)孔泥漿會(huì)大大降低其側(cè)阻力，應(yīng)盡量減少成孔浸泡時(shí)間和注意洗孔清碴。

（5）本文提供的基樁設(shè)計(jì)參數(shù)建議值可供一般工程參考。

參考文獻(xiàn)

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