花崗巖殘積土地區(qū)人工挖孔樁失效的原因三

花崗巖殘積土地區(qū)人工挖孔樁失效的原因分析摘要:以某住宅工程人工挖孔樁失效為例,分析了花崗巖殘積土地區(qū)人工挖孔樁失效的巖土方面原因,其中包括對花崗巖殘積土的透水性、富水性、結(jié)構(gòu)性的認識和對不同降水方式對人工挖孔樁成樁質(zhì)量的影響,同時還指出了在花崗巖殘積土地區(qū)采用人工挖孔樁時進行水文地質(zhì)測試的重要性和必要性。關鍵詞:殘積土;人工挖孔樁;地下水;滲透破壞由于人工挖孔灌注樁具有施工設備簡單、無公害、無噪音振動;造價較低;便于大面積平行作業(yè),施工進度快;成孔直徑大、可擴底、單樁承載力大;施工過程中可直接檢驗持力層位置和孔底虛土、殘渣,樁身質(zhì)量較穩(wěn)定等優(yōu)點而在多層建筑中得以廣泛應用,但在花崗巖殘積土地區(qū)在采用人工挖孔灌注樁時由于對花崗巖殘積土的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)性質(zhì)的特殊性認識不足,或在前期工作中未能按要求進行水文地質(zhì)測試,往往會發(fā)生由于巖土方面的原因而導致的樁基失效現(xiàn)象。本文以花崗巖殘積土地區(qū)某工程樁基失效為例,對該地區(qū)人工挖孔灌注樁失效的巖土原因進行分析。1工程實例1.1工程概況某住宅工程位于福建省東南沿海地區(qū),擬建建筑物為七層、框架結(jié)構(gòu)、高度為21m,無地下室,建筑面積為5120m2。最大單柱荷重為2000kN。1.2工程勘察建筑場地原為殘丘低洼地貌,后已填土整平。場地主要巖土體分布有:①素填土:褐色,松散,主要成分為粉質(zhì)粘土,厚度1～2m;②淤泥質(zhì)土:灰色,流塑,厚度2～4m;③粘土:灰色,軟—可塑,土質(zhì)不均,局部夾淤泥質(zhì)土,厚度3～5m;④黑云母花崗巖殘積砂質(zhì)粘性土:以下簡稱為“殘積土”,硬塑,厚度>8m。各主要巖土體的物理力學性質(zhì)參數(shù)見表1所示。地下水穩(wěn)定水位埋深為1.0～1.5m。工程地質(zhì)勘察報告認為,包括殘積土在內(nèi)的地基土均為弱透水,均具貧水性質(zhì)。該建筑物不宜以素填土①、淤泥質(zhì)土②、粘土③層作為基礎持力層,建議以殘積土④為基礎持力層,由于殘積土埋深較大,建議采用樁基形式,推薦樁型有沉管灌注樁、混凝土預制樁、人工挖孔灌注樁,并根據(jù)本地區(qū)多個成功的工程實例提供各樁型的巖土工程設計參數(shù)。1.3基礎設計建設單位認為人工挖孔樁造價便宜,工期易于控制,最終采用人工挖孔樁基礎,設計樁長為10～13m,樁端進入殘積土≥5m,樁徑為1000mm及1100mm,擴大頭為2倍樁徑,樁身砼等級為C20。1.4樁基施工樁基成孔施工過程中發(fā)現(xiàn),殘積土地下水涌水量較為豐富,并不象原先預計的弱透水性或相對隔水性。施工單位未及時采取疏降孔底地下水位的工程措施,只是當孔底滲積地下水較多時,采取水泵集中排汲水處理。在開挖過程中孔底不斷有土體呈散粒狀或片狀掉剝崩落,且孔底始終處于浸水狀態(tài),孔底表部土體用手抓即可挖剝,出渣物呈松散的砂礫狀,人站在孔底,在自重作用下可下陷數(shù)十厘米。1.5樁基檢測樁基施工完畢,抽取二根工程樁進行靜載壓樁試驗。試樁結(jié)果表明,試驗樁的豎向承載力均小于原設計值,僅分別相當于原設計值的71%和87%。后對試驗樁采用進行鉆芯法及低應變動力檢測法進一步檢測,成果表明,樁身完整性及沉樁深度等均符合要求,而樁端持力層即殘積土較松軟。樁基檢測結(jié)論認為:本工程為非樁身質(zhì)量原因引起的樁基失效。2原因分析洽2.戲1專對殘積土帝的透水性番、富水性平認識不足蛇花崗巖殘?zhí)矸e土是花金崗巖體經(jīng)摩受了強烈昨的化學風睛化作用弟,件形成以粗率細不等的描石英顆粒允散布于高亞嶺土粘土勺礦物之間吊為特征的逼砂質(zhì)粘性薯土。從本惕工程殘積靜土的顆粒蛾組成成果講來看轎,掠在空間上竄,俊土體顆粒拋組成很不朽均勻摧,液離散性大醬,叢土礫級粒主含量多耗,顛粉砂含量鵲普遍較高物,疾最高近薪60%愁,案而粘粒含扣量極少戴,梁外觀和性編質(zhì)與砂土以相近喉,稅其中石英滿顆粒組成梅骨架尸,爸粘粉粒等持充填其間誦;頂另一方面柄,悶殘積土由占于自身形金成原因腎,魂保留母巖邪的某些特鐮點肝,縫土體空隙逗包括孔隙斷和裂隙槐,演賦存孔隙縫水和裂隙裕水喂,尚由于粘、宅粉粒的充查填阻塞婦,兼空隙連通蜂性一般較綿差護,搞與同樣顆術粒組成的希其他成因塞的松散砂已土相比喂,掉其透水性遍及富水性姑要來得差摧。從供水越水文地質(zhì)壇方面挎,攔一般被視平為貧水層吉甚至作為拍隔水層對狼待拿,積但從工程忘建設上考悔慮鋸,后不應簡單眠視殘積土巨為隔水層關,考且殘積土魚粗顆粒越慚多物,勻其水文地沒質(zhì)特性越舒接近松散繼砂土穩(wěn),伸透水性及環(huán)富水性越滾好。奇2.按2隨對殘積土咳的結(jié)構(gòu)性孟認識不足割殘積土在車天然狀態(tài)遠下古,獄由于其保披留著原巖糊的一定殘脂余結(jié)構(gòu)強柔度禁,汁使姓其保持著劍較高的力法學強度、元低壓縮性股且皆為超臥固結(jié)土橋(導超固結(jié)比托遠倘>1)唯,欲這可從殘定積土標準駝貫入試驗碑擊數(shù)去N套值和靜載缸荷試驗的弄變形模量斷E0建值均較高裹中看出沸,潛且也已被彩很多工程朝實踐所證蝶實獸,縱在殘積土缺上修建的勤廈門集美直公路橋橋庭墩實測實夠降只有計窮算沉降的老40%叨、福州梅避峰賓館大池樓吉(冰11喪層母)渠基礎沉降鋒僅逮10cm糟、福州大犬學科學樓釘(疾17熱層鐘)腹封頂后沉舍降僅焰4cm偏,脆這說明花適崗巖殘積巾土不但具哲有較高的歪強度騎,洽實際壓縮來性也是較羅小的。以庭上這些情嘩況是在保法持土體原威狀時才得寺以成立的啄,眾當殘積土籃在擾動或外地質(zhì)環(huán)境托改變的情帳況下消,長其結(jié)構(gòu)性要和力學強麻度隨之改味變詢,盾在室內(nèi)土屢工試驗成登果中坑,魂殘積土顯于示多呈高而孔隙比、謀高壓縮性吳,賞這就是由年于殘積土偽中的石英均顆粒帶有即棱角原,喜鉆探取土棵樣或室內(nèi)妥試驗時在缸取土堆器、環(huán)刀姓或切土刀狀的刃口的坡切削作用傲下易產(chǎn)生荒擾動旺,拒使土工試品驗壓縮系魚數(shù)偏大旗;世另外在挖暫孔后殘積捕土暴露地吩表肥,逢坑底土受萌地下水浸限泡嗎,狀產(chǎn)生崩解精,弟使土體軟齡化梅,弄壓縮性增嶺大具,粒從而降低艙樁基的承蓬載力。殘煩積土原狀嗓土體攏(追小方塊謹,絕尺寸為堂30飾×借30乓×孕30cm鈔3)殲崩解試驗臭表明敞,驢崩解率可墓達禿35%女～狐40%救,聚呈散粒狀春方式崩解酷,汗且崩解速茄度快?？?.憤3近忽視降排賀水方式的晃影響侍在挖孔樁稱成孔時進笑行降排水巷,認有疏干降丸低地下水寶位與孔底彩集中汲排寨水兩種工橋程措施菠,追其對殘積較土的工程齡力學性質(zhì)季的影響有幕著本質(zhì)的盛不同。疏蝶降水位使羅地下水位話降低至孔鹽底以下一壘定深度最,亡可減少孔祥隙水壓力倒,毒提高土體端的有效應足力頓,法可進一步莖促進土體元顆粒固結(jié)纏,杜保持孔壁微的穩(wěn)定性鴉,仁有利于土火體強度保佛持甚至增極大貌,找對受擾動膠后結(jié)構(gòu)強或度易受破支壞的殘積吳土來說尤劈為關鍵缸;拼而在本工帖程中采取曠的是孔底貼汲排水方缺式進行屢,恩在殘積土盾中采取此史措施矩,尼由于土體凍開挖產(chǎn)生燒臨空面浮,朱井孔成了抄附近地下止水滲流場煉的集中排惰泄處窗,蓬地下水流妨匯集孔內(nèi)幻,買形成集水緞坑歷,宜孔深越大價的地方君,句所產(chǎn)生的休水力梯度猜愈大犁,株對孔壁和溜孔底表部情土體產(chǎn)生倍越大的動知水壓力除,淡方向朝向石臨空慚,攪在壓力水半的掏沖下每,皮使殘積土你中細小顆態(tài)粒憑(膜如粘、粉珍粒關)薪和部分稍掏粗顆粒被布挾走斬,民且這種滲碑流破壞具填有時間效價應原,預時間越長帳,攤則孔隙越殊擴大牧,狐水的實際嘉流速增大三,逆土體的空早隙不斷擴覽大和加深鏟,鵝促使空隙前連通性變瘦好浮,各產(chǎn)生流砂節(jié)、管涌等雀滲透破壞安,川導致土體惰結(jié)構(gòu)松動陡或破壞震,慘并形成擾冊動松動層穴,竿從而降低滾土體結(jié)構(gòu)凍強度。婦2.趁4割忽視水文網(wǎng)地質(zhì)測試核工作的重歉要性稈巖土工程右勘察作為刪工程建設的的前期、雨基礎工作天,雀應正確反增映場地的河工程地質(zhì)籃條件和水菌文地質(zhì)條糕件盤,皆查明不良流地質(zhì)作用膊和地質(zhì)災塵害書,訓精心勘察日、精心分繼析遼,飛提出資料狠完整、評擊價完整的躬勘察報告及,印為設計、千施工提供尼依據(jù)。在稿勘察中要司通過對相晃關土層進牧行水文地弟質(zhì)測試情,制提供滲透光系數(shù)、涌燕水量等水構(gòu)文地質(zhì)參傲數(shù)悅,遮為深基坑絲、人工挖撫孔樁等工渣程的設計槳和施工起江指導和服產(chǎn)務作用。劑在本工程赤的勘察中絡未能對殘孟積土進行疫水文地質(zhì)親測試流,艇未能對該離場地殘積姿土的水文奉地質(zhì)特性鳴作出全面庭、真實、鐵客觀的評或價印,滾使得設計筒單位在選易擇樁型時浮依據(jù)欠缺游,招是造成本固工程樁基徐失效的重測要原因之姥一。3結(jié)語虧(縫1)克花崗巖殘棋積土的透糖水性、富循水性不均饑勻票,趨總體上較夕差色,叼但從工程周意義上考它慮鴨,青不能簡單釀地視之為年隔水層。取(卷2)債花崗巖殘數(shù)積土未開即挖前保持勝著良好的孩力學特性凝,游而開挖后佩則發(fā)生駝很大的變輝化愿,糊臨空面發(fā)校育跪,鐮地下水流批發(fā)生改變崇,牢水力梯度趕變化大舉,水易產(chǎn)生管研涌、流砂輝等滲壓破孕壞送;清且殘積土撕的水穩(wěn)性殲極差掘,這暴露地表繁浸水后會飽崩解隊,晨最終導致繳土體結(jié)構(gòu)視破壞倡,羞土質(zhì)軟化堡,瓜強度降低毒。安(膛3)炒以花崗巖驢殘積土作疏為人工挖異孔樁的樁眨端持力層白時絲,讓成樁的成孤敗在于對河地下水的腐控制叛,閥應采用疏慈干降低水膝位的措施擠。施工前毒應先進行被試樁工作南,歸當殘積土竹滲透性大柿、富水性旦好、水位猛埋深小時湯應慎用此菜樁型。滴(泥4)螺施工中挖果到設計深財度后怨,盆應盡早澆偏灌混凝土洗成樁存,糖減少孔坑漢暴露空氣蛾的時間扶,戀否則應及屢時做好墊數(shù)層或表面傲保護性處女理。晌(宣5)緣擬以花崗玻巖殘積土傻為樁端持宅力層的戶,越在工程勘稠察中應特鞭別重視對孝殘積土進否行水文地悶質(zhì)測試工脈作豎,解為樁型選都擇、樁基廳施工提供柄依據(jù)?？貐⒖嘉墨I茂:砍1濱:墓林宗元竄.均巖土工程恥治理手冊乘[M]膚.腿遼寧科學猶技術出版醋社建,199閱1.旦2腫:策福建