孤石软土地基的桩基施工

'孤石软土地基的桩基施工-结构理论 孤石软土地基的桩基施工-结构理论 论文导读：在该区南沿海平原和山地交接处，由于第四系地层是有很多孤石，不宜采用预制桩，钻（冲）孔灌注桩成为首选的基础形式。采用人工挖孔法处理浅层孤石，效率提高了许多。关键词：钻孔灌注桩，孤石，人工挖孔，冲孔灌注桩　　某区处于韩汕三角洲南部沉积区域。沉积物岩性为淤泥、粘土、砂砾，工程地质条件较差。由于地基易产生不均匀沉降，采用浅基础方法往往无法满足建筑要求。同时，该地区是八度抗震设防区，桩基的应用较为普通。在该区南沿海平原和山地交接处，由于第四系地层是有很多孤石，不宜采用预制桩，钻（冲）孔灌注桩成为首选的基础形式。本文结合几个工程实例，探讨在软土孤石地基中桩基施工工艺问题。　　1.工程地质情况　　该区地层主要分为覆盖层和基岩。覆盖层均为第四系沉积物，一般由上至下为淤泥层、砂土层和残积土层。基岩为燕山期花岗岩。南区沿海平原和山地交接处的地基土分布犹如埋在地下的“古陵”，基岩起伏大，孤石和球状体数量很多，给钻（冲）孔桩施工带来很大的障碍。　　2.遇孤石的施工式艺　　孤石有2种情况：一种是花岗岩块经搬运后直接堆置在第四系土层上；孤石埋置有深有浅，浅者10m以内，深者20m以外，最大厚度达7m，部分桩孔位置有多层孤石。另一种是花岗岩经球状风化后，残留硬块在原位置于残积土或强风化岩石上。针对不同的孤石情况，施工时采取了不同工艺。　　2.1浅层孤石　　工程A：地下水位-0.60～-1.80m，场区的粉质粘土、残积层及淤泥层顶端常见孤石。大部分孤石处于-5～-8m。冲孔遇探头石时非常容易打斜。为使桩孔垂直，投入了大量石块，但石块往往被挤向软土一侧，使纠偏难以秦效。而另一些孤石属中、微风化岩，正对孔位。部分桩连续10小时冲孔均无进尺。　　这种情况建议先进行人工挖孔，处理孤石（和探头石）后，再继续冲击成孔。施工流程图见图1。经勘探分析，一般挖土深度≤10m，土和地下水对壁的最大侧压力P=142KN·m-2，计算护壁厚度14mm，按规范取值为100mm，选用护壁外径D=1.2m，C20砼　　挖土时，在桩孔内先挖集水井排水，每节挖土深度800～1000mm，并随即浇注砼护壁。挖至孤石面后，抽干泥浆，用风镐支解凿除孤石或修平石面以便下一步冲孔。采用人工挖孔法处理浅层孤石，效率提高了许多。　　2.2深层孤石　　工程B：地下水位-1.0m，采用钻（冲）孔灌注桩，在桩基基中有2个难点；一是第②层淤泥层，wk=88.1%，ILK=1.54～2.24， э（1-2）=2.1～2.7Mpa-1，呈现出含水量高、压缩性大，塑性差，力学强度低的性质，施工时易产生缩颈或坍塌。一是孤石、球状风化物异常发育，致密坚硬，难以穿过，且容易误判为桩端持力层。　　因为岩石软硬悬殊及孤石、探头石的存在，经常出现跳转和斜孔，大大增加了修孔、换钻头的工作量，影响成孔速度。论文参考。如01#桩φ1000，桩长30.9m，成孔总用时40天，灌注砼充盈系数达2.6。成孔过程遇3层孤石厚达10m。后来采用爆破技术，改装桩机等措旗来解决以上问题。　　2.2.1采用爆破技术：通过对孤石密集区进行施工超前钻揭示，约200根桩将遇到孤石和球状体，厚度3～15m。从前期施工反映，单纯的钻、冲孔施工效率极低，无法有效穿越孤石和球状体。经借鉴桥梁桩基的施工经验，并考虑本工程桩距较大的情况，大胆采用爆破技术。通过爆破产生的瞬间能量震裂孤石，从而提高了冲孔效率。未经爆破的孤石和球状体，进尺约40～100mm·h-1，爆破后，进尺可提高1～2倍，达到100～200mm· h-1，多者300～500mm·h-1。　　具体操作是：1）先进行施工超前钻，采用小型钻机XY—1，孔径φ75，φ91mm。探明孤石位置。2）将乳化炸药（防水炸药）装入2英寸的塑料管中，放入小钻孔。用药量，按不同桩径和孤石情况，钻1～3个炮眼，每个炮眼在孤石范围0.5kg.m-1，普通土层位置填入中砂。论文参考。3）点燃激光导火线，雷管引爆，均为一次爆破。起爆时，地面有明显震感，可喷出2m多高的泥浆。为避免对相邻桩产生影响，控制对15m范围内的桩，成桩须问隔3天以上，才可施爆。　　处理探头石既费时又费料，一般先回填片石纠偏，如果纠偏无效，就只能在桩孔外钻孔对探头石进行爆破，进尺50mm·h-1。　　2.2.2改装桩机：施工中期，利用回转钻机的底座，支架体系，加装卷扬机，把回转钻机改装成冲钻结合的两用机。在软土用回旋钻进，遇孤石换成冲击钻头。论文参考。这样处理，增加了机械的利用率，减少了移机，换钻头的人工，机械耗费。　　3.工艺分析　　3.1人工挖孔法因其造价低、工艺简单，应用相当广泛，如工程A，虽然主要施工方法是冲击成孔，但浅层孤石采用人工挖孔处理，有效地清除了孤石障碍，可以在其他工程推广应用。人工挖孔的技术关键在于确保进孔操作者的人身安全，因而对付深层孤石时不可采用。如某工程，在50多米的深度遇孤石，虽然施工打了钢护筒，并加了内三角支撑，但仍翻砂，安全无法保证。　　3.2实践证明，利用爆破技术预碎孤石、岩石的方法是有效的。当其他方法无效时更显其作用。爆破技术在桥梁桩基工程中已大量使用，在民用建筑物桩基施工中使用较少，便基本原理相同。主要问题是工用建筑物一般基桩间距较小，如果每桩单独处理，会对邻桩产生影响。且难以控制用药量。建议对于大范围的孤石群统一进行处理。如工程B，第桩单独处理，爆破发现少数相邻桩被连通，即本桩在浇灌砼时，邻近正在成孔的桩会冒浆，浆液起初为泥浆，后为水泥浆。另外，桩的充盈系数普遍较大（有些是因为遇探石偏位扩孔）一般为1.6～2.2，最大达到5.2.　　4.结语和体会　　4.1钻(冲)孔灌注桩被广泛应用于各类工程,尤其是大直径桩,已成为高层建筑、大型桥梁、港口码头等结构物的主要基础形式。本文中所列举的几个工程实例，在软土地基遇孤石时，钻（冲）孔桩更为首选。　　　　4.2针对不同地质重要条件，采用多种施工工艺，能有效地解决问题。如钻孔、冲孔相结合，冲孔和人工挖孔配合使用，适当采用爆破技术等。　　4.3如遇孤石钻进难度较大，需以孤石作为持力层时，必须探明孤石的具体情况，并结合有关试验及计算数据予以抉择。　　4.4现代桩基技术的进步离不开对机械设备能力和工艺的不断革新。希望随着工程问题的不断解决，能不断积累经验，革新工艺，改进和提高机械设备能力。　　参考文献［1］桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1995.［2］李世京等.钻孔灌注桩施工技术.北京：地质出版社，1990.［3］周国钧等.灌注桩设计施工手册.北京：地震出版社，1991.'