持力層為基巖的lc樁復(fù)合地基技術(shù)

持力層為基巖的LC樁復(fù)合地基技術(shù)探討DiscussionontechniqueoftheLCpilecompositefoundationwithbedrockbearingstratum0引言深圳某建設(shè)場地地質(zhì)斷面見圖1，有幾個特點：圖1某工程典型地質(zhì)斷面Fig.1Atypicalgeologicalsectionofaprojectsite（1）微風(fēng)化灰?guī)r埋深較淺，距地表約為7~9m（全場地內(nèi)為5~15m）；（2）全風(fēng)化、強風(fēng)化及中風(fēng)化層缺失；（3）基巖上覆土層較軟弱，地層自上而下分別為回填土、沖洪積粉質(zhì)粘土、沖洪積細砂、溶槽堆積粘土，地表局部有淤泥出露；（4）地下水位高，水量豐富；（5）巖溶現(xiàn)象發(fā)育，基巖內(nèi)溶洞及溶槽較多。這種上軟下硬、基巖（本文指中風(fēng)化及微風(fēng)化巖石）埋深較淺、上覆土層較薄的地質(zhì)狀況在深圳市龍崗地區(qū)普遍存在，實際上，在全國也是常見現(xiàn)象。這種地質(zhì)條件，建筑物采用低強度混凝土樁復(fù)合地基是否適宜？答案是肯定的。如果采用樁基，唯一可用的樁型即沖孔灌注樁。但是，這種地質(zhì)條件下沖孔樁存在著幾個缺點：①由于溶洞發(fā)育，每條樁下都需要超前鉆以探明有無溶洞；②有溶洞時護壁泥漿會大量滲漏，施工非常困難，混凝土大量超灌且容易造成樁身混凝土質(zhì)量缺陷；③容易卡鉆、掉鉆頭；④工程造價高，工期較長，對于多層及小高層等承載力要求不高的建筑物而言工程造價過高。這種情況下，復(fù)合地基是適宜的選擇。近些年發(fā)展起來的剛性樁復(fù)合地基因承載力高、工后沉降小、工程造價較低、質(zhì)量可靠等優(yōu)點，得到了較多應(yīng)用。復(fù)合地基中常用的剛性樁形式有低強度混凝土樁（Leanconcrete樁，簡稱LC樁）、預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)制方樁、鋼筋混凝土樁等，其中LC樁包括素混凝土樁、CFG樁、廢渣混凝土樁、礦渣混凝土樁等幾種形式。受材料所限，深圳地區(qū)幾乎只使用素混凝土樁，LC樁在深圳地區(qū)狹義上僅指這一種樁型。由于LC樁具有工程造價低、工期快、施工難度小等優(yōu)點，在承載力要求不高時比樁基更具優(yōu)勢，成為了深圳地區(qū)近十來年多層及小高層建筑在這種地質(zhì)條件下的首選基礎(chǔ)形式，樁基只有在高層建筑不得已時才使用。1LC樁復(fù)合地基的技術(shù)可行性盡管已有不少成功案例[1]，但質(zhì)疑LC樁復(fù)合地基在這種地質(zhì)條件下可行性的聲音一直存在。承臺下樁土共同受力后，LC樁向上刺入褥墊層及向下刺入下臥層與土體間產(chǎn)生相對位移，這是樁土能夠共同承擔(dān)荷載形成復(fù)合地基的條件之一[2]。如果不能夠刺入，則樁受力后沉降較小，樁所受荷載向土中轉(zhuǎn)移量小，樁間土承載力發(fā)揮少，樁土受力性狀類似于樁基，很難形成復(fù)合地基。因此，復(fù)合地基相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大都規(guī)定剛性樁復(fù)合地基中的樁應(yīng)為摩擦樁，使地基有一定的沉降量，以保證樁與樁間土共同發(fā)揮承載作用。有質(zhì)疑者認為：樁端為基巖時，樁不能向下刺入，只能向上刺入，形成復(fù)合地基的條件不充分，土對樁產(chǎn)生負摩阻力后增大了樁的荷載，導(dǎo)致樁土實際承載能力降低。雷撇開力的傳遞參機理，筆者想著從施工工藝及患成樁效果的角許度來討論這一校問題。竿L看C詳樁成孔工藝大凍體可分為排土顧及擠土兩大類鵲，常見的排土友類包括長螺旋趴或短螺旋鉆成橫孔、人工或機沉械洛陽鏟成孔怎、回轉(zhuǎn)鉆泥漿吩護壁鉆成孔等灑幾種，其中以蟲長螺旋鉆孔最步為常用；擠土杠類包括振動沉術(shù)管、錘擊沉管環(huán)等幾種，振動公沉管樁使用較戴多。不管哪種梅工藝，受機械樂設(shè)備入巖施工網(wǎng)能力限制，鉆澇頭或樁尖（以夫下合稱鉆頭）距與基巖全斷面需良好結(jié)合的概戀率都很低，之癢間會夾著一層雹被擾動過的土握，本文稱之為蛋樁尖夾土（并星非排土樁樁底臘沉渣），如蓮圖躍2群所示。為利于溜排土進尺，驅(qū)樁機鉆頭一般兄呈均蘿卜形，愁理想狀態(tài)下，保尖頂部位率先章與基巖接觸，鎖接觸后即停止妄進尺，達到終膛孔條件。此時國鉆頭除尖端局皆部外大部分與疾基巖并無接觸玉（由于基巖表滑面起伏不平，烤有時并非是鉆敲頭尖頂部位與膝基巖率先接觸莖）。實際上，龍進尺過程中樁陽尖下土顆粒被垃不斷擠壓，向莊更深處及四周濱位移，同時土熊體本身亦被壓聚密；接近基巖器時土顆粒無法掠再向下位移，叢土體壓密程度陵進一步提高。址樁尖夾土強度催提高到一定程秧度后，阻礙了嗓樁尖的進尺，評從而隔斷了樁殿尖與基巖的良箱好接觸。這已凝經(jīng)被多個工程撤的區(qū)L爺C到樁抽芯檢驗及贊低應(yīng)變檢測結(jié)如果所證實。這鉛就是上述幾種楚工藝不能作為祝樁基工程嵌巖距樁施工工藝的姨原因。摩圖暗2負鉆頭（樁尖看）與基巖持力獄層的關(guān)系陪Fig.尊2蹲午Relati溜on賠ofth離epile涂toea洪ndthe熊bedr煙ock誦bearin大gstra茂tum梁樁尖夾土的厚按度不一，即使曉同一種施工工艇藝相差也會較機大，一般幾厘陷米至二、三十駁厘米，與多種準(zhǔn)因素有關(guān)，如黎機械入巖能力驅(qū)、成孔工藝、鋸樁間土的力學(xué)緊性狀、基巖上兩覆土的強度、溜樁長、技術(shù)人它員對持力層的挎判斷、終孔標(biāo)暗準(zhǔn)、終孔清土科工藝（排土樁并）、施工作業(yè)暈人員的責(zé)任心案等。與原狀土桿相比，當(dāng)采用淡擠土工藝時，召樁尖夾土的強雙度一般提高較唉多（經(jīng)驗判斷私應(yīng)能達到強風(fēng)愿化巖以上的強峽度），采用排余土工藝時不一把定，基本不變宏、有所提高或紹有所降低的情鴉況都有。鄭樁尖夾土的存布在提供了條件今，使樁受力后昏能夠產(chǎn)生向下縫的刺入位移，近故前述地質(zhì)條投件下剛性樁復(fù)勸合地基技術(shù)上無是可行的。驟2尾陣洋單樁承載力的貼設(shè)計方法瀉樁尖夾土的存溉在是不爭的事杠實，但會令人攪產(chǎn)生困惑：設(shè)悉計時，還能夠姻假定基巖為持仿力層嗎？樁端淚承載力應(yīng)按基候巖選取還是按氣土？轉(zhuǎn)只能按基巖。稀在保證施工質(zhì)卻量的前提下，輝樁尖夾土即使器強度沒有大幅斜度提高，因厚介度很薄，并不悄會在樁端荷載盤作用下失穩(wěn)，方其壓縮變形量免也不大，對樁拳的承載力總體寬影響不大。這民已經(jīng)被大量工妻程實踐所證實遼。在這種地質(zhì)滋條件下，單樁就設(shè)計為端承樁隊或摩擦端承樁風(fēng)、取基巖承載遵力來計算樁端蘆承載力、使樁艘端承載力在總舉承載力中占較唐大比例，這樣哪的設(shè)計模式才靈是合理的，才餃不會低估單樁盯的承載力，才星不會低橋估特L編C勁樁復(fù)合地基的遭承載力。亦當(dāng)然，也不能浸過高估算單樁儉承載齒力堡R漠a(chǎn)開?，F(xiàn)行技術(shù)標(biāo)園準(zhǔn)管中矩R毒a室的估算方法通晌常為：制R錦a朱＝環(huán)u緞Σ獅q挽sia臨l橋i窯＋潔q述pa紅A烘p鋤幻悉府播扇（很1孫）率u蒜Σ鈔q特sia仇l顫i尊為樁側(cè)摩阻力訴，俊q州pa俊A忍p擁為樁端承載力娃。這種估算方宴法適用于摩擦旨樁及端承摩擦黎樁，當(dāng)用于估冬算持力層為基槍巖的剛性樁復(fù)霉合地基中的單憲樁承載力時，情估算結(jié)果過高鬼，導(dǎo)致工程不府安全。這與樁犬基工程中的基丑樁情況不同，室基樁入巖一般歪采用沖孔、銑語孔或人工挖孔凈工藝（裂隙發(fā)擱育的中風(fēng)化巖評中有時也采用謠鉆擴孔工藝）批，能保證樁端拉嵌入巖層并與雷基巖結(jié)合良好墻。復(fù)合地基中松剛性樁做不到息、也無需與基狹巖良好結(jié)合。索那么，這種地輝質(zhì)條件下應(yīng)如渾何估騰算裁R弄a商？筆者的經(jīng)驗質(zhì)是，在美式旬1怕基礎(chǔ)上對樁端畫承載力進行經(jīng)法驗折減，如筑式茫2響所示，度使膜R老a戒總在體在蠶合理（可按墻地區(qū)經(jīng)驗鏈）烈范圍內(nèi)。蝶R冊a版＝丹u猴Σ鎖q般sia恢l膛i痛＋測ξ姐q吸pa蔬A勺p拳墻視已祝狼（困2數(shù)）辰但折減系數(shù)辯ξ幼取多大，不同妥省市、不同地堂質(zhì)條件、不同毅施工工藝、不遞同設(shè)計者等經(jīng)驚驗不同，目前村尚無值得推廣庭的成熟經(jīng)驗，禽尚需進一步積宜累資料。泉3斧選箱工程實例會3竊.1示工程概況極在建深圳飄XX棋學(xué)院福暨射201博1稼年世界大學(xué)生封夏季運動會運春動員村位于深貧圳市當(dāng)XX虜區(qū)新中心區(qū)，雜占地面積乳約蜂9才2悄萬言m懇2垮，建筑面積塔約迫58.盈8值萬懲m澡2凝。校區(qū)分為東掉、南、北三大前區(qū)，經(jīng)專家論業(yè)證后，東校區(qū)剛及南北校區(qū)內(nèi)蠶的高層建筑物堂采用沖孔樁基馳礎(chǔ)，南北校區(qū)勝內(nèi)的多層建筑騎物采阻用助L分C寸樁復(fù)合地基。唇采用復(fù)合地基姥的單體建筑駁共鑼1郵2斤棟，除個別為爆條形基礎(chǔ)外，伐絕大多數(shù)為獨污立基礎(chǔ)。復(fù)合促地基設(shè)計指標(biāo)悉為：承載力特抄征宋值跑f扯spk剪≥鏟220kP叫a吊，變形模談量擱E費0覆≥淘20~25M徹P狐a廟。濃設(shè)計參數(shù)如下國：柴C2勝0期素混凝土灌注境樁計持約邁520啄0璃余條，樁護徑跟420~蠟450mm勉，平均面積置肚換率哲為綁3~5肥%鋒。巨約暫70您%晶的樁（北校綱區(qū)浸10顛0椅％，南校區(qū)矮約丈5詞0際％）以基巖為深持力層，典型贈地質(zhì)斷面即為訊圖去1品所示（地質(zhì)鉆坦孔揭露溶洞見攝洞率春達稍2浙0追％以上），樁以長饒5~芝10m乓，設(shè)計單樁承觀載力特征側(cè)值屯R凡a拒=520k趟N碼，計算時樁端隆承載力折減系光數(shù)圓ξ滋取模0.5~0.忠8運。其余以全風(fēng)銜化糜棱巖或殘丘積土為持力層部，樁趨長居12~叔15m少，擴R辭a改=370k校N煮，莖ξ回取雁1.瘦0垃。樁頂設(shè)置腦250mm聲厚石粉渣褥墊之層。溶洞采用充注漿處理。此律方案顛工程造價僅約兼為原樁基方案示的欲40樂%乞。眼場地表層填土貞較厚且土中含垃有塊石，大部聽分區(qū)域已經(jīng)過石強夯處理，強掠夯設(shè)計指標(biāo)為嫂地基承載力特雕征曲值攝140kP抄a象。璃L街C姐樁施工選用了購穿透能力較強講的振動沉管及爐錘擊沉管工藝憑。振動沉管樁萄主機功率較大酷，扣為栽90~110旅k淘W扶，困終孔標(biāo)準(zhǔn)逮為問激振電流達挎到梨200因A陽且持續(xù)上升達鑒到挑1感0礎(chǔ)秒鐘變，或養(yǎng)樁機持續(xù)振動外上抬達湯到結(jié)1扶0漁秒鐘災(zāi)；乏錘擊樁錘才重俯3.25銀T刺，落償距奧2.5侵m桿，終孔標(biāo)準(zhǔn)為原最嗎后小1榴0旅擊貫入度監(jiān)不大于棵30mm日。妹成樁后按樁總坦數(shù)段1達0統(tǒng)％進行了低應(yīng)靜變檢測，約按證0.5槐%辣進行豎了篇2m×2途m型方板復(fù)合地基卻靜荷載試驗。買由于對低應(yīng)變扛檢測結(jié)果認為盒的倆II競I丘、冰I遞V忌類樁增加了試晴驗數(shù)量，最終使靜荷載試驗比囑例約為總樁數(shù)伏的庫0.寧旺8止%得。即3王.2悄孫檢測成果總結(jié)房分析箭對些52析0心個低應(yīng)變檢測通結(jié)果班、孤4對2挖個荷載試驗結(jié)豎果及試驗過程弄總結(jié)分析如下摘：交（潛1習(xí)）宋靜荷載試驗結(jié)舒果均合格匙，慨1擠2陵棟單體建筑物驚均已封頂，目蘋前鋒1燙1剩棟勿正在裝修，暴1霜棟已竣工，助監(jiān)測最大沉降建量不超過艷3績0mm且，效果良好，瞇表明設(shè)計參數(shù)冬取值基本合理兇、安全、可行題；伯（蹈2參）膊荷載試驗加載合至交220kP于a誦時，承壓板沉哲降量閣為封1.14~1蹈7.92m邁m械，加載丹至礦440kP反a辯時填為位3.18~7而3.21m限m脹，離散性很大突。承壓板的沉誘降越量凱s款由樁頂墊層壓蘭縮淘量億s林1太、樁身壓縮出量昂s啞2進及樁端下臥土香層沉降兄量惜s訂3文組成，荷載試疫驗?zāi)綍r滔s族1葉敢及在s何2急均很小腹，膚s穩(wěn)3楊在倘s欄中所占比例較病大。而基巖的建沉降很小，故財推魄斷戶s晃3乎主要是樁尖夾玻土的壓縮量杰，船s投差異較大主要革是因羊為哨s怠3輸變化較大所致醫(yī)，而這正是樁湯尖夾土厚度不乖一介、可控性差隔造成的；咽（書3間）進低應(yīng)變確定臟的咱II壤I葉類（缺陷嚴(yán)重遇）裝、忌I堆V池類（斷樁）較凍多，計外約幅2圖3丸％。這是深圳行地鬧區(qū)奴L俱C黨樁復(fù)合地基工燈程中存在的普斑遍現(xiàn)象。怒對創(chuàng)3鈔0慈％化的融I讀V屆類樁及部礙分挪II它I塑類樁進行了荷掌載試驗，結(jié)果酸合格，且承壓斥板沉降量與其首它樁無明顯區(qū)昂別，說明斷樁字對復(fù)合地基承環(huán)載力無明顯影狗響，不需另外乖補樁；同時也偉說明了此類樁堤的低應(yīng)變法檢錘驗成果不宜作丹為質(zhì)量驗收的煌主要評判依據(jù)老；墾（軌4洋）粱導(dǎo)賀致算II黃I怎、堡I圍V團類樁出現(xiàn)的可帖能因素較多。粒樁頂部及上半繼部分有嚴(yán)重缺朵陷主要可能是山樁澆灌后樁機令及混凝土車輛姑在樁頂及附近嫁行走所致；強鼻夯效果較好、共土層堅硬的填圍土底面附捏近第II弄I峰、蚊I監(jiān)V店類樁有較明顯丟的搞缺陷回集中現(xiàn)象，推柴斷主要是硬土耗中的擠土效應(yīng)泰所致；終（產(chǎn)5妙）氏低應(yīng)變檢測結(jié)預(yù)果只有少量樁靜有樁底反射波福。從波形杰結(jié)合犧其它條件可推大斷出：楊部分腔樁尖下土層強催度明顯低于樁紗身混凝土，可憶間接證實樁尖守夾土的存在；棋推斷個別樁樁盒尖下土層強度嬌高于樁身混凝輸土，游可能是樁尖與報基巖結(jié)合較好永所致。甩絕大多數(shù)樁無帥樁底反射波，樣很難判斷樁身捧完整性及樁端睜土性狀，不過煩也能大致表明獅樁尖下土層強楚度應(yīng)置于上述起兩種狀況之間惰；健（激6豐）水錘擊沉管樁與希振動沉管樁試宰驗結(jié)果無明顯他區(qū)別。錘擊沉香管樁機械效率阻較低，但簡單挖耐用，機械故遭障率較低，土介層中夾有較多暢填石時穿透能憂力好于振動沉副管樁；夾（賞7鮮）雅長樁復(fù)合地基友試驗結(jié)果與短嘉樁復(fù)合地基無煮明顯區(qū)別。經(jīng)蛛驗表明，試驗駁荷載相同時，溪通常鵲沉降量越小，板極限承載力越門大。長樁復(fù)合容地基沉降量并尊沒有明顯高于罵短樁地基，故銀推斷其極限承期載力也不會明羽顯高于短樁復(fù)頁合地基；揉（閑8明）辱樁端持力層為潮微風(fēng)化灰?guī)r的遵試驗結(jié)果與持價力層為全風(fēng)化最糜棱巖殘積土牌的無明顯區(qū)別慘。這個結(jié)論多淋少有些意外，酬但球可間接證實樁階尖夾土的存在荷；化（謝9芳）禮開工日期界為皺200問9銜年須4達月，深圳開始衛(wèi)進入雨季，因忙工期緊迫，工豐程早期部分荷系載試驗在雨中岡或雨后進行。喚這類試驗的承雪壓板沉降量明逐顯偏大，個別島試驗需要中止冒后重做；階（逮1珍0嚷）亮在未強夯及強瞞夯效果較差地紛層的試驗與在腰強夯效果較好和地層（從制樁搏吃力程度可以雷判斷）試驗相義比，承壓板沉猛降量明顯偏大薯，證實了樁間摧土對復(fù)合地基養(yǎng)承載力影響較漂大；配（薯1躬1嶺）櫻沉管樁極難進慌尺的區(qū)域采用盯了等直徑樁管餃引孔技術(shù)（即岸采用無樁尖樁蒸管預(yù)成孔，以矩松動土層及套炸取出少量樁孔租土，將擠土樁令變?yōu)榘霐D土樁噸），引孔樁與錢未引孔樁試驗嫂結(jié)果無明顯區(qū)怎別，表明地基莊土堅硬時，擠陳土與半擠土工汁藝對復(fù)合地基字承載力無明顯蘆影響；玉（瓦1績2望）粗由于工期緊張毛，少量樁在成嗓樁療10~1蛾5深天后即進行了悉荷載試驗，此辮時樁身混凝土羊強度已高于試晚驗荷載強度，靈試驗結(jié)果與滿酒齡期樁復(fù)合地刷基無明顯差別會。弊4哪凱有關(guān)探討橫4.尤1罩勢樁頂墊層厚度禿問題釀復(fù)合地基思荷載試驗時東樁頂墊層辜的劍厚度隔是一個值得關(guān)朋注的難點，因享其萄對罵承壓板賽沉降量有較大且影響。臣本世紀(jì)護以前的規(guī)范中半，對檢測時樁妹頂墊層的厚度施沒有規(guī)定，刑是將其作為找伶平層使用的，攏工程實踐中一征般參照地基土北靜載荷方法，屢不超兼過薯20m毀m幟。膽200似0賄年以后多本新鋤修編的規(guī)范誤[理3貧]賺[謎4棋]云[遮5攪]抹要求墊層厚度白為振50~由150mm擱。筆者曾質(zhì)疑袖過這個規(guī)定爹[分6諒]陶：荷載試驗時魚壓板面積較小晝，墊層只能用卻輕、小型機械嫩壓實，蠅壓實度較低窗，在試驗荷載極作用下，墊層勤繼續(xù)被壓縮變鑄形。有的試驗掛采倡用瞇1~貼2伯級試驗荷載進艷行預(yù)壓，同樣鏟無法保證壓實混度。此外，試隨驗時壓板四周岔無側(cè)限，墊層裁材料在壓力作務(wù)用下顆粒被側(cè)境向擠出，加大談了豎向變形量鈔。本工程再次體證實了這一點遲，遭少量業(yè)試驗墊待層較厚，加載斯后抵承壓板避沉降量偏大，壇有的酒已按最大試驗碎荷載的一半進季行了預(yù)壓，仍體無濟于事，最屆終只能把墊層此減薄農(nóng)后重新試驗。迷最終墊層厚度鑼定熄為暈20~50m但m換，盡量薄，僅備作為找平層，骨這也是目前深任圳地區(qū)復(fù)合地系基靜荷載的實垮際普遍作法。捷但防墊層薄有另外時的問題。墊層筋很薄時，樁頂貪很難向上刺入脅變形，可認為惱樁與樁間土沉嫩降量相同，這需時樁間土的承旋載力不能夠完佩全發(fā)揮，框可能會為加大樁的荷載窩。本場地強夯伏施工圖后捎L安C徑樁施工前由同度一檢測單位扛用煮2m×2暮m攔承壓板對地基鉗土進行了晃靜載荷試驗，告剛好南校區(qū)有輛一個檢測點與涉某單樁（設(shè)計果單樁承載力特俊征值篩為貿(mào)370k露N梨）復(fù)合地基（香承臺尺寸恰好殲與承壓板相同場）檢測點位置檢接近，兩個檢獸測授點份Q膽－棚s混曲線見捧圖位3恒。童圖得3畝同一位置地菠基土及復(fù)合地林基載荷試驗曲朋線暖Fig.3茅Q-sc盟urves嬌ofthe敘岸natura舟lsoil化andt商hecom齡posite話found右ation請onthe悶same折site淺圖中曲雁線爬1域為地基土的試凝驗曲線，曲丹線賤2券為復(fù)合地基的投。不考慮因打籠樁而使樁間土州的承載力得到獻提高。當(dāng)沉降農(nóng)量為特15.33m沖m逃、即試驗荷載蔽達師到講440kP盯a級時，查曲衛(wèi)線圖1阿，約健為情230kP訊a荷，而原設(shè)計期徹望此時樁間土努能提中供秘2攪倍承載力特征戴值、傻即秋280kP眨a少。因變形不足姻，樁間土沒有沃提供足夠的承尚載力，該不足脅部分、礎(chǔ)即濃50kP甜a倦轉(zhuǎn)移到樁承擔(dān)嚴(yán)，這樣，該樁撒承擔(dān)了劃約催940k錄N耕的荷載，是原券設(shè)計單樁極限駐承載力落（牢2辛倍設(shè)計承載力肆特征值，笨即測740k構(gòu)N慨）雅的稀1.2吼7漠倍。從本例可咱看出，當(dāng)樁頂建墊層較薄、不姻能夠充分發(fā)揮現(xiàn)樁間土的承載飾力時，樁分擔(dān)枝的試驗荷載可野能會超過其極套限承載力，從娘而可能會造成擦破壞。不少學(xué)紗者主張，由于兼試驗時受承壓舌板尺寸限制，柜受檢復(fù)合地基序的面積置換率挖往往與設(shè)計不衫同，應(yīng)按相同憶的置換率進行糾試驗。汽但貿(mào)如果這樣做，我