人工挖孔桩基础在高水位地质条件下的应用

人工挖孔桩基础在高水位地质条件下的应用 人工挖孔桩基础在高水位地质条件下的应用

刘 岩 谭宇胜

1 工程概况

惠州大学09#学生宿舍楼工程位于广东省惠州市金山湖西侧,惠州大学校园内。建筑面积6500平方米,为七层框架结构;1998年7月设计,98年8月10日开工,99年1月25日主体封顶,8月竣工。 2 工程地质特征

2.1 场地位置及地形地貌

场地位于惠州市金山湖前冲积平原后缘,场地原为冲积扇边缘,后经人工填方地面基本平坦。工程抗震设防为6度,Ⅱ类场地。

2.2 地层结构

场地地层上部为第四系冲积及残积层,下部为侏罗系下统地层及风化物;勘察揭露的地质自上而下为:

(1) 人工填土层: 稍湿、湿,松散平均厚度4.00M。

(2) 冲积层:含粉质粘土(饱和、可塑)、淤泥质粉土(软塑、流塑、含有机质)、砂砾层,呈灰、灰黑色,厚1.60——1.80M。

(3) 残积粉土层:饱和、硬塑、坚硬状,稍具粘性,呈紫红-土黄色;厚度变化大,由1.00——10.00M,平均厚度 3.86M;N36.5的平均值为21击。

(4) 强风化泥质粉砂岩:风化成土状,局部夹泥页岩、粉砂岩,呈土黄-黄褐色;厚度变化大,由1.40——16.40M,平均厚度9.64M。 (5) 中风化泥质粉砂岩:块状结构,灰——深灰色。 2.3 各土层的力学性能指标

2.4 地下水条件

地下稳定水位埋深 3.50M。地下水主要赋存于冲积砂砾层和泥质砂岩裂缝中,地下水化学分析结果,判定场地地下水对混凝土有弱侵蚀性。

3 基础方案的选择

从地质条件看,本工程应采用桩基。人工挖孔桩的质量容易保证,沉管灌注桩、夯扩桩是隐蔽施工,工艺复杂。在施工速度方面,人工挖孔桩总桩数少,可多个桩同时施工,容易保证工期。在经济方面,我们以一个中柱的桩基造价来进行比较,各项数值见表2,从表中分析可见,人工挖孔桩比较经济,但由于地下水位较高,地下第二层土中含有软塑、流塑状态的淤泥质粉土及砂砾层,且多数在水位以下,如果采用人工挖孔桩容易出现流砂现象。但是,据《工程地质勘察报告》反映地下水量不大,且施工现场排水方便,流砂现象出现的可能性较小。

4 桩基础设计及施工

综合以上分析,本工程采用人工挖孔桩。平均桩长15.0M,桩端持力层为强风化泥质粉砂岩,桩端进入持力层深度为2.40M;桩径d=1.00M和1.20M,扩大端桩径D=1.70——2.80M;单桩承载力设计值为2820——5470kN(共分5种)。一柱一桩,桩身混凝土强度C20,共40根基桩。为提高桩的承载力,桩端设计成锅底形,考虑地下水的弱侵蚀性及施工安全,桩周设置混凝土护壁;要求护壁在容易出现流砂的土层不利段配筋。人工挖孔时对于一般的土层,每节挖深1.00M,安装护壁钢模板,浇灌素混凝土护壁;在土层不利区段每节高度采用0.40M,浇筑钢筋混凝土护壁。

98年8月10日开始挖孔,采用\分组挖\相邻5-8根桩为一组);挖至水位以下时,为 减少降水难度,避免流砂,要求一组桩同时在桩孔内抽水。当桩孔挖至水下粉土层时,发现土质情况比《工程地质勘察报告》提供的要复杂;尤其是桩基工程施工后期降雨较多、地下水量增大给施工增加了难度。为保证工程质量,采取如下加强措施:

(1) 将土层不利段的护壁加强,其混凝土强度等级由C15改为C20,护壁竖筋由Φ10@250改为Φ12@250。

(2) 在护壁周围安装渗水小导管,使护壁周围的水有方向地集中流出。 (3) 抽水遇到有泥浆回涌及流砂出现的土层时,采用稻*过滤法,防止护壁外侧泥砂抽掉。

(4)对于孔内有积水的桩孔,采用导管法灌注C20级水下混凝土进行封底。 (5) 桩端扩大头较大的,增设钢筋混凝土扩大端护壁等。

在施工单位的精心组织和有关部门的密切配合下,大部分基桩施工顺利。仅有22#、29#、38#三根桩由于开挖后雨水浸泡时间过长,致使桩护壁脱节并移位,采取了回填后重挖;同时要求,桩最下两节采用钢筋混凝土护壁并留出扩大头护壁的锚拉筋,以增强护壁的强度和整体性。整个基桩施工于9月末完成。 5 结束语

1998年10月28日、31日对桩进行了两次检测,采用\基桩反射波法\和\基桩钻孔取芯试验\检测工程桩20根。结论:桩身连续完整、混凝土密实度良好;混凝土芯样抗压强度值能满足设计C20要求;桩底与持力层直接接触无沉渣。经施工阶段和竣工后对基础的沉降观测,没有发现异常。

人工挖孔桩一般适宜用在人工填土、粘性土、无流动性的 淤泥质土以及中等密实的砂土等场地。对于地下水位较高的场地,要认真分析工程地质和水文地质资料及各土层的物理力学性质,采用防止流砂出现的措施,也可采用人工挖孔桩,且收到较好的经济效益。