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桩基工程地质与基桩工程质量岩土工程类优质文档首发1 前言随着我国桥梁和高层建筑的发展, 桩基工程越来越多的作为一种常用的 基础形式而被广泛采用。有资料显示,全国年用桩量已达600 万根以上,这一数字已足够反映桩基工程的地位和重要性。虽然桩基础是一种常用的基础形式,但由于地质情况和使用条件的复杂多变,给广大设计、施工、监理、 检测人员对桩基工程质量的控制和管理带来了一些难题。因此,研究工程地 质对桩基工程的质量控制就变得尤为重要,总结和归纳某一地区的工程地质情况对该地区桩基工程的设计、施工、检测工作也就具有了十分重要的指导 意义。笔者有幸在永州工程建设界工作二十余年,曾先后从事施工、勘察、 设计、教学等方面的工作,对永州地区的工程地质情况有了一定的了解,现 将它作一归纳,以与大家切磋。2 地质地层与基桩施工永州地区的地质地层主要为灰岩(D 和 C)、白云质灰岩、薄层泥灰岩、 红层、坡积粘土、含白胶泥老粘土(主要分布在湘江两岸) 、砾石层、砂层 等。2.1 结晶灰岩、白云岩,其承载力大,但有裂隙发育、地下水、溶洞(碳 质灰岩溶洞发育较差,泥盆系灰岩溶洞发育较好)等不良工程地质现象,另 外还有较大断层,如零陵区主要为北北和北东向断层,零陵区从七层坡、大 旅社、徐家井一线断,裂促使溶洞发育。原零陵卷烟厂东西两侧有断层,一 是桃冲到原零陵卷烟厂西侧有一较大断裂,地貌特征明显,另一是原零陵卷 烟厂东侧湘江岸至朝阳岩有一断裂,溶洞较多。2.2 薄层泥灰岩(泥页岩)为褐绿色时,应为中风化,其极限承载力标 准值一般为 3001000kN/m2 深黑色时, 其极限承载力标准值一般为 20002500kN/m2,冷水滩河东湘永路一带均为此类岩石。2.3 红层、泥岩、泥砂岩。这类岩石在冷水滩河东双洲路南端,育才路 西侧一带较为分布,这类岩石尤其要注意其软化系数问题,一般其软化系数 在 0.20.3间,即其饱和抗压强度极低。采用人工挖孔桩开挖桩孔后,桩底 应立即用水泥浆封底,否则极易出现软化层,从而影响基桩底部承载力。该 类岩石也极易引起山体滑坡。2.4 砾石层。承载力大小由砾石含量、 砾径、级配、密实度等因素决定。 基本情况是冷水滩河东一带其承载力较高,河西一带承载力较低。人工挖孔 桩穿越此层时,渗水大,极易塌方,多采用稻草充填井壁,即使用砼护壁, 也无侧摩阻力。机械桩不易穿越此层。2.5 粘土。主要是由灰岩风化成的红色粘土组成,其承载力不大,另外还有白条纹的第四系老粘土,硬塑情况下可达700kN/m2 或更高,一般在300kN/m2 以上,但设计中多取 200250kN/m2,有较大地余地。粉质粘土承 载力实际上只有 150220kN/m2,但设计中多取 200220 kN/m2,余地较少。零陵区三监狱到老干所一带均为此类。粉质粘土的侧摩阻力较大,一般可达 60 kN/m2 以上。2.6 回填土、素填土。五年以上的,其侧摩阻力一般可达 20kN/m2 左右, 一年以内的,其侧摩阻力为负值。有大量巨石、木头的填土,机械施工桩身 质量极易出现断裂、缩径等现象。3 各种基桩常见的质量问题由于永州地区工程地质的特征及施工工艺等因素的影响,各种桩常见的质量问题主要有以下几种:3.1 人工挖孔桩。桩底部入岩少,或未入岩,扩底不足,有些桩底部岩 石裂隙发育,夹泥严重;浇注砼时,抛片石;地下水大的情况下,不采用水 下浇灌方法,用干砼压填,其后果是桩头浮浆多;有些基桩施工,其施工配合比达不到设计配合比要求,砼强度偏低;护壁方面,一般用砼护壁,可有 侧摩阻力,用砖护壁的,基本上无侧摩阻力。侧摩阻力的预估有个简单办法,不分土质,取桩长 2/3 计算出面积,极限侧摩阻力标准值取 60kPa,计算结 果是可行且较安全的。3.2 夯扩桩。一般最严重的问题是夯扩料不足。 施工工艺方面也有问题, 主要是冲击锤压到钢筋笼后, 浅部出现缩径,原因是钢筋笼弯曲,砼未固结, 必然出现外力挤压桩身缩径或胶结不良。软硬地层交界处,桩身容易出现问 题,这种情况下,桩距小于 3D (D 为桩径)的,则应跳打,一般不跳打则多 出现断桩。成桩后,重型机器辗压,尤其是成桩 23 天内就辗压,极易断桩。3.3 钻孔桩。钻孔桩的砼凝固慢,其原因是桩孔中泥质成份高, 当用泥 浆钻进时更为突出,一般砼中含泥量达 12% 般需要 90d 的时间,砼才能 达到 28d的正常强度。钻孔桩底部的砂包如用高强砼代替,则桩底部承载力 高,如用砂包,则每根桩都有较厚沉渣,容易出现工程质量问题。偶见钻孔 桩在粘土层中有缩径现象。3.4 洛阳铲桩。这种桩依桩底夯实与否,可分为两类,夯实者,单桩承 载力可达 250kN 以上,未夯实的,一般在 120160kN 之间,尤其是使用了机 械振捣的桩,其承载力会偏高些。桩身一般上部好,中下部差,但未形成明 显界限,不易发现。4 永州地区工程地质情况及对基桩质量的影响永州地区地处湖南南部,属典型的喀斯特地形地貌区。 区内灰岩广泛分布,上覆土层厚一般不足 10m 但灰岩地区溶洞、溶沟发育,基岩面起伏大, 地下水丰富,且灰岩中常有软弱夹层存在,又常影响成桩质量。我们收集了 自 1990 年以来的 86 个工地 2810 根桩的资料,经统计分析,认为灰岩地区 影响成桩质量的工程地质因素可归纳为四大类:一是浅层溶洞、溶沟。永州 地区溶洞多为开放型,有粘土等充填物,部分为充水空洞。溶沟、溶槽的出 现一般造成难于彻底清理桩底泥土,致使降低桩端承载力;二是起伏不平的 基岩面。基岩面深度一般在 510m但相邻桩的基岩起伏则一般可达15m个别达到 8m 以上;三是不同岩性夹层。全地区广泛发育的石炭、泥盆系灰 岩,主要为中厚层的结晶质灰岩组成,但夹有层厚25m 的薄层炭质灰岩或钙质泥岩。微风化致密的结晶灰岩、白云质灰岩一般承载力标准?k 取40006000kPa。当桩端位于炭质灰岩或钙质泥岩上时,其承载力将相差一倍 以上;四是由于丰富的地下水,常造成桩身蜂窝、坍塌、桩底泥浆残渣厚、 混凝土离析等诸多缺陷,从而影响基桩承载力。5 工程实例为了能更具体地说明永州桩基工程地质与基桩工程质量的关系,现举两个工程实例加以说明。实例一:永州市地税局办公大楼,该工程地处冷水滩双洲路,层高17层,框架结构,总建筑面积 9200m2 基础采用的是人工挖孔桩,桩底持力层 为泥岩,经岩土勘察计算,泥岩持力层满足设计要求,桩基工程由409 队施工。试验桩施工完成后,经质检部门检测,桩底部缺陷严重,基桩承载力达 不到设计要求。 为此,建设单位组织专家组调研论证,发现桩洞底部泥岩软 化系数相当低,仅为 0.2,桩洞挖好后,洞底泥岩持力层一经水浸泡,其承 载力大为下降。解决措施:桩洞完成后,立即在桩洞底部用高强水泥砂浆封 底,并及时灌注混凝土,以尽量避免泥岩软化,从而确保桩底持力层的承载 力。这一处理后,经检测,主楼工程桩承载力基本达到设计要求,从而较为 圆满的完成了该工程的基础施工任务。实例二:永州市梅湾菜市场,该工程地处冷水滩河东沿江路,为框架 12 层,总建筑面积为 13680m2 其基础采用人工挖孔桩,省煤勘三队负责施 工。基桩持力层为灰岩,持力层以上有2030c m 的破碎带,地下水丰富,基础施工时,设有降水井同时作业, 但仍未能控制好基桩施工质量, 基础工程 完成后,经质检部门检测,约有一半基桩的承载力达不到设计要求,最后不 得不进行补桩处理。6 结语工程地质条件复杂多变, 千差万别,对工程质量影响也是复杂的、 综合 的,对某一小范围地区工程地质的深入研究、分析,并总结和归纳出工程地 质要点,对于指导本地区的基础工程施工管理,提高工程质量和安全水平, 具有重大意义。笔者通过长期在永州从事有关工程管理工作,在工程地质和 桩基质量控制方面积累了一定的经验,但这还是远远不够的,在今后的工作 中,笔者还将一如既往,深入研究,逐步探索出一条能更好指导基础工程施 工的经验之路。结语:任何一个人,都要必须养成自学的习惯,即使是今天在学校的学生, 也要养成自学的习惯,因为迟早总要离开学校的!自学,就是一种独立学习, 独立思考的能力。行路,还是要靠行路人自己。事实表明,习惯左右了成败, 习惯改变人的一生。在现实生活中,大多数的人,对学习很难做到学而不厌, 学习不是一朝一夕的事,需要坚持。希望大家坚持到底,现在需要沉淀下来, 相信将来会有更多更大的发展前景。本文由王敏老师编辑整理,感谢大家的支持!
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