雜志名稱(chēng)：《施工技術(shù)》

刊登期號(hào)：2015 Vol.44

作者：張沖 熊峰 張滿(mǎn)江紅

[摘要]人工挖孔樁具有承載力性能好，施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，在樁基礎(chǔ)工程中應(yīng)用廣泛。本文結(jié)合能源大廈樁基礎(chǔ)工程，介紹對(duì)于要求樁端持力層進(jìn)入中風(fēng)化及微風(fēng)化的人工挖孔樁，在人工挖孔樁在成孔施工工程中，針對(duì)碰到的破碎帶，采取的針對(duì)性的措施。

[關(guān)鍵詞]人工挖孔樁；破碎帶；中分化巖層；增大擴(kuò)大頭

1、引言

     人工挖孔樁承載力性能好，樁端持力層易于控制，特別是樁端入巖一定深度的嵌巖端承樁（樁端擴(kuò)大頭），成樁效果好。采取人工挖孔樁施工方式，對(duì)于樁端是否進(jìn)入設(shè)計(jì)要求持力層深度容易判定，針對(duì)勘探未全面反映的實(shí)際地質(zhì)情況，例如破碎帶，根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖情況，可以有效采取針對(duì)性措施。

2、工程概況

2.1 建筑概況

      擬建能源大廈位于廣東省深圳市福田中心區(qū)濱河大道與金田路交匯處東北角，本項(xiàng)目為超高層建筑，項(xiàng)目由兩棟塔樓和裙樓組成，北塔樓地上42層，建筑高度為218m；南塔樓地上20層，建筑高度為116m。本基坑深約20.4～21.6m，面積約9047m2。結(jié)構(gòu)類(lèi)型為框架-核心筒體系，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度，抗震等級(jí)最大為特一級(jí)。

圖1 能源大廈效果圖

2.2 地質(zhì)概況

      1）人工填土（①）

      以粘性土、砂為主，不均勻含有少量的碎石、磚塊等建筑垃圾，局部見(jiàn)有塊石，松散狀態(tài)，層厚4.50~7.70m。

      2）第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層

     （1）有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土（②）：流塑-軟塑狀態(tài)，有機(jī)質(zhì)含量不均，局部見(jiàn)有腐植物，土質(zhì)不純，不均勻含有砂粒，層厚0.70~5.90m。

     （2）含有機(jī)質(zhì)粉砂（③）：松散~稍密狀態(tài)，砂為石英質(zhì)，分選性差，不均勻含有機(jī)質(zhì)土，有機(jī)質(zhì)含量不均，局部見(jiàn)有腐植物，層厚1.50~8.10m。

     3）第四系上更新統(tǒng)沖洪積層礫砂（④）：稍密~中密狀態(tài)，砂為石英質(zhì)，次棱~次圓，局部見(jiàn)少量2~3cm的卵石，層厚0.60~6.50m。

     4）第四系殘積層礫質(zhì)粉質(zhì)粘土（⑤）：可塑~硬塑狀態(tài)，由花崗巖風(fēng)化殘積而成，除石英砂、礫外其它礦物已風(fēng)化成粘性土，層厚2.60~11.40m。

     5）燕山期粗粒花崗巖主要由石英、長(zhǎng)石、云母等礦物組成，具粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。按其風(fēng)化程度可以劃分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化四個(gè)帶。其中中風(fēng)化巖層厚度變化較大，且中風(fēng)化巖較厚的區(qū)域中上部存在破碎帶，破碎帶為灰綠~淺色，巖石具壓碎結(jié)構(gòu)，為裂隙極發(fā)育，局部尚見(jiàn)斷層擦痕，層厚1.0m~10.9m。

圖2 破碎帶分布圖（圖中粗黑線(xiàn)區(qū)域）

3、樁基設(shè)計(jì)方案

     由于地勘發(fā)現(xiàn)中風(fēng)化巖存在不規(guī)則破碎帶，破碎帶及附近巖體較破碎，且場(chǎng)地破碎帶上盤(pán)的巖石風(fēng)化程度高，破碎帶的存在破壞了巖體的完整性，使巖石強(qiáng)度明顯降低，破碎帶兩側(cè)的風(fēng)化界面變化較大，局部呈突變現(xiàn)象，形成明顯的不均勻地基，對(duì)樁基持力層的判斷及施工帶來(lái)不利影響，不適合采用旋挖灌注樁，因此最終確定人工挖孔灌注樁。其設(shè)計(jì)方案如下：

 樁基礎(chǔ)為人工挖孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化基巖，樁端入巖深度要求除滿(mǎn)足原位標(biāo)注的要求外，進(jìn)入中風(fēng)化不小于0.8d（d為樁身直徑）且樁長(zhǎng)不小于6m，樁徑φ1200mm～φ3800mm，共167根。除樁徑φ1200mm及φ1400mm的邊樁，其它樁均有擴(kuò)大頭，根據(jù)人工挖孔樁直徑不同，擴(kuò)大頭直徑φ1800mm～φ5100mm不等。

4、開(kāi)挖遇破碎帶處理措施

      在開(kāi)挖入中風(fēng)化巖層的施工過(guò)程中，若孔底碰到破碎帶，先暫停施工，聯(lián)系設(shè)計(jì)及地勘單位對(duì)破碎帶進(jìn)行察看判斷，判定破碎帶的延展方向，破碎帶分為水平破碎帶及垂直破碎帶，針對(duì)不同的破碎帶采取不同的處理措施。

      1）開(kāi)挖遇水平破碎帶的處理措施

      針對(duì)水平破碎帶，采取爆破開(kāi)挖挖穿破碎帶的方式。開(kāi)挖至中風(fēng)化后孔底遇到破碎帶，若判定破碎帶為水平破碎帶，采取爆破開(kāi)挖時(shí)，一次爆破深度控制不大于0.5m，爆破開(kāi)挖后檢查開(kāi)挖面是否為完整的中風(fēng)化巖，直到開(kāi)挖穿過(guò)破碎帶，判定孔底完整的中風(fēng)化巖，而后繼續(xù)爆破開(kāi)挖，直到開(kāi)挖入中風(fēng)化巖層的深度達(dá)到設(shè)計(jì)入巖要求，而后擴(kuò)大頭施工，終孔，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。例如能源大廈32#人工挖孔樁，樁徑2400mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為19.0m，開(kāi)挖至18.3m時(shí)遇到水平破碎帶，爆破開(kāi)挖至24.6m判定為完整的中分化巖，最終終孔深度為26.8m滿(mǎn)足設(shè)計(jì)入巖要求。

圖3 水平破碎帶照片

      2）開(kāi)挖遇垂直破碎帶的處理措施

      針對(duì)垂直破碎帶，因無(wú)法挖穿破碎帶，采取增大擴(kuò)大頭的方式。開(kāi)挖至中風(fēng)化后孔底遇到破碎帶，若判定破碎帶為垂直破碎帶，根據(jù)孔底破碎帶情況，確定增大擴(kuò)大頭的方式。增大擴(kuò)大頭是在原擴(kuò)大頭尺寸的基礎(chǔ)上增大擴(kuò)大頭的尺寸，根據(jù)孔底破碎帶位置的不同，采取不同的增大擴(kuò)大頭的方式：四周均勻增大擴(kuò)大頭或單側(cè)局部增大擴(kuò)大頭。

      開(kāi)挖至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及入巖深度要求后，擴(kuò)大頭施工，采用爆破開(kāi)挖的方式，從側(cè)面打孔，嚴(yán)格控制爆破的深度及裝藥量，單孔裝藥量0.32kg/孔，深度為藥孔底距擴(kuò)大頭斜側(cè)壁200mm，盡量避免擾動(dòng)周邊巖層及土層造成塌孔。

圖4 垂直破碎帶照片

      若孔底破碎帶的位置靠近樁孔中心，采取在樁孔四周均勻增大擴(kuò)大頭的方式，在原擴(kuò)大頭尺寸的基礎(chǔ)上向外擴(kuò)150mm為增大后擴(kuò)大頭的尺寸。例如能源大廈66#人工挖孔樁，原樁徑為2800mm，原擴(kuò)大頭直徑為3800mm，確定方案為四周均勻增大擴(kuò)大頭，增大擴(kuò)大頭直徑為4100mm，如下圖：

圖5 破碎帶位于孔中間位置處理措施

      若孔底破碎帶的位置不在樁孔中心位置，偏向樁孔一側(cè)，采取在靠近破碎帶的一側(cè)的樁孔邊局部增大擴(kuò)大頭的方式，擴(kuò)出的擴(kuò)大頭邊線(xiàn)為圓弧，圓弧的圓心及半徑根據(jù)孔擴(kuò)大頭的尺寸、破碎帶的位置及尺寸確定，例如能源大廈76#人工挖孔樁，原樁徑為2800mm，原擴(kuò)大頭尺寸為3800mm，破碎帶的位置及尺寸如下圖所示，確定方案為單側(cè)局部增大擴(kuò)大頭，增大擴(kuò)大頭圓弧的圓心為向著破碎帶一側(cè)距離樁心600mm位置，半徑為1800mm，擴(kuò)出后擴(kuò)大頭邊線(xiàn)與原擴(kuò)大頭邊線(xiàn)相交為方案確定后的擴(kuò)大頭尺寸，如下圖：

圖6 破碎帶位于孔一側(cè)位置處理措施

      增大擴(kuò)大頭的斜側(cè)壁必須與原側(cè)壁平行，意味著增大擴(kuò)大頭不僅增加擴(kuò)大頭向四周的擴(kuò)出的尺寸，同時(shí)還要增大擴(kuò)大頭垂直的尺寸，即擴(kuò)大頭的長(zhǎng)度。如下圖：

圖7 增大擴(kuò)大頭的方式

      樁孔擴(kuò)大頭施工完成后，終孔驗(yàn)收，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。

      3）具體處理情況

      能源大廈工程人工挖孔樁共167根，有18根人工挖孔樁遇到破碎帶，其中12根遇到水平破碎帶，6根遇到垂直破碎帶，施工情況統(tǒng)計(jì)如下：

5、樁的檢測(cè)結(jié)果

      人工挖孔樁施工完成后，對(duì)樁進(jìn)行以下檢測(cè)，遇到破碎帶樁全部檢測(cè)，結(jié)果如下：

      1）樁身完整性檢測(cè)

      根據(jù)樁身完整性檢測(cè)結(jié)果，小應(yīng)變檢測(cè)65根，全部為I類(lèi)樁；超聲波檢測(cè)97根，其中I類(lèi)樁96根，II類(lèi)樁1根；樁基抽芯檢測(cè)5根，樁身混凝土完整性為Ⅰ類(lèi)樁。故全部167根樁，I類(lèi)樁166根，II類(lèi)樁1根，I類(lèi)樁比例99.4%，遇到破碎帶的人工挖孔樁全部為I類(lèi)樁。

      2）單樁垂直抗壓承載力檢測(cè)

      檢測(cè)原則：采用鉆芯法，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，樁基抽芯檢測(cè)30根，混凝土強(qiáng)度及基底持力層滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

     3）抗拔樁垂直抗拔承載力檢測(cè)

     根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，單樁垂直抗拔試驗(yàn)3根，結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6、結(jié)語(yǔ)

      在對(duì)樁端持力層及入巖深度的判定上，人工挖孔樁相比于其他樁型有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，在入巖遇到破碎帶時(shí)，處理方式更及時(shí)、更直接，能更好的滿(mǎn)足樁端持力層的要求，對(duì)地質(zhì)復(fù)雜，特別是破碎帶較多的情況，有著明顯的施工優(yōu)勢(shì)。