浅谈岩土工程勘察中桩基础选择类型及其考虑因素

发表时间:2021/6/24   来源:《建筑实践》2021年5期(中)   作者:袁慧
[导读] 近年来,社会进步迅速,岩土工程在工程领域是相当复杂
        袁慧
        南昌市建筑科学研究所        江西省南昌市     330096
        摘要:近年来,社会进步迅速,岩土工程在工程领域是相当复杂,在岩土工程开始前,详细的地质勘察是保证岩土工程顺利展开的关键点,岩土工程的地质勘察是基于工程建设单位的要求,对工程建设现场的地质条件进行详细勘察分析,形成勘察报告,用以指导工程建设,特别是对于隧道等岩土工程,地质勘察的作用更加突出。特别是现阶段地勘技术并不能完全实现对整个场地地质条件的全面掌控,因而还需要地质勘察的进一步配合,以保证施工安全。由此可见地质勘察的重要价值作用,因而必须要确保地质勘察的质量。
        关键词:岩土工程勘察;桩基础选择类型;考虑因素?
        引言
        在实际工程中,大多数拟建构筑物荷载较大,浅基础无法满足上部荷载要求,从而选择桩基础,桩基础主要用于承担地上构筑物的重力,对提升整体构筑物的稳定性与安全性有着极为重要作用。
        1桩基种类,优缺点及注意事项
        1.1预应力混凝土管桩
        优点是采用先张法离心技术生产节约资源、造价较低;现场施工中会提高施工速率、节约施工周期以及加快项目建设;对周围环境影响较小、无污染;缺点是预应力混凝土管桩在施工过程中,容易对相邻建筑的桩基产生明显的挤土效应;其对运输和堆放有较高的要求。虽然静压式管桩没有设备油烟和噪声所产生的污染,但是其施工设备的占地面积比较大、移动也不便,这在市区内不建议采用该桩基形式;打入式管桩虽然具有耐打性好、穿透力强以及占地面积小的优点,但是产生的噪音和震动较大,在建筑密集地区施工不适用。
        1.2钻孔灌注桩
        优点是在现场施工过程中的施工震动和噪声要小得多,能建造比预制桩的直径大得多的桩;灌注桩的基础施工进度快,在各种地基上均可使用;其与预制桩相比不需要接桩与截桩,可一次成型。缺点是混凝土在泥水中灌注,施工过程中缩孔、夹层现象容易出现,造成桩身质量较难控制;且费工费时,成孔的速度较慢,场地污染和泥浆排放问题容易加重;地下水会对灌注桩钻孔过程有影响,如成孔困难、塌孔等。
        1.3人工挖孔桩
        优点是施工过程较为简单,可控制成本造价向偏低方向发展,其成孔过程中不需要大型机械设备,且所产生的工程质量较高,单桩承载力高,桩身大而短的特点使得施工时噪音干扰较小;缺点是挖孔过程中需要的劳动强度比较大,施工速度上成桩缓慢;且在施工时工人所处的环境安全隐患较大以及施工现场受天气影响明显;通常地下水对人工挖孔桩影响较大。在地下水位较高区域要特别注意,施工前及时抽水排除隐患。
        2影响岩土工程地勘质量的因素
        岩土工程本身具有不确定性、不稳定性以及对地质条件的依赖性,其中不确定性决定了必须在岩土工程开始前对施工现场的地质条件进行严格的勘察,但由于技术上的局限性,而并不能全面掌握现场地质条件,因而需要在施工过程中不断地进行超前的勘探,尤其是隧道工程,而这一类工程由于是在地下深处进行作业,这种隐蔽性导致工程结构的不稳定性,由此需要进行支护,而支护方案的设计要以地质勘察报告的结论为基础,一旦地质勘察报告出现问题,很可能支护方案不适应要求,进而引起安全事故,由于岩土工程对地质条件依赖性强,需要在施工过程中不断根据地质条件进行工法调整,这就需要高质量的地质勘察的支持,由此可见地质勘察的重要价值意义,但根据实践来讲,岩土工程地质勘探的技术手段并不能完全保证工程建设场地地质条件的全面掌握,主要存在如下几个方面的影响因素。
        2.1技术
        当前的地勘技术虽然技术含量高,但是尚不能完全达到全面掌控地质条件的地步,需要在施工过程中随时按照施工进度进行补充勘察。

同时由于内外业之间的作业流程差异,数据处理复杂,一旦出现数据处理错误的情况,后果会非常严重,哪怕是一个小数点,目前来讲,很多岩土工程出现地质勘察报告出现失误的情况,绝大比例是因为技术上的局限性。
        2.2环境
        由于我国幅员辽阔地质条件复杂,且存在很多不良地质条件,对于一些工程项目而言,由于地质勘察所面临的环境十分复杂,同时技术手段上有瓶颈,进而影响了地勘的执行水平。综合来讲,目前岩土工程地质勘探质量控制方面存在一些影响因素,这些因素中主要还是技术和人员两个方面的影响最大,需要着重考虑。
        3桩基础选择应考虑因素
        3.1地表水、地下水对桩基设计、施工的影响
        由于本次勘察场地现状为早期人工平整场地,现状为渣堆场及标准厂房,靠近场地地表水主要为堆场周边的季节性场地排水沟,施工前做好引流,导流到场外即可,地表水对拟建工程建设影响较小。地下水流向与地形倾斜方向基本一致,地下水总体径流方向由西北向南东方向运移。地下水主要为第四系松散土层赋存的孔隙水和岩层赋存的岩溶裂隙水。本次桩基施工建议以中风化或微风化灰岩作为桩基础持力层,第四系土层富水性差,水动力条件一般,第四系孔隙水对桩的侧摩阻力和桩端摩阻力的影响较小。另外场地基底岩石为溶洞发育的灰岩,溶洞裂隙水比较复杂多变,对场地及拟建工程影响较大,这对拟建建(构)筑物的桩基础设计及施工将带来一定的不利影响。
        3.2特殊性岩土对桩基的危害及措施建议
        场地的特殊性岩土主要为素填土、坡残积土。拟建场地广泛分布有素填土,未完成自重固结,可对桩基产生负摩阻力;软弱土层会降低、甚至消除桩侧摩阻力,从而降低桩基的竖向承载力,引起建筑物的不均匀沉降等;应加强基础、承台的整体性和刚度,减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性。按省标《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2016)第10.2.10条考虑摩阻力对桩基承载力和沉降的影响,并验算其桩基承载力。
        3.3岩溶场地对桩基的影响因素
        场地属隐伏石灰岩地段,场地上部分布一层素填土,厚度1.00m~15.50m,局部为软塑坡残积粉质黏土,厚度2.10m~9.40m。下部基岩面埋深11.30m~32.60m,岩石主要呈中厚层—厚层状,裂隙较发育,胶结差。钻孔溶洞见洞隙率为34.04%,钻孔线岩溶率为10.05%。本次勘察揭露到溶洞洞顶最小埋深13.08m,平均洞径1.68m,最大洞径高达6.00m,洞径较大且顶板厚度较小。揭示溶洞为大部分为全充填型,充填物为软—可塑状黏性土、砂质土,个别勘探孔揭露溶洞为空洞,部分溶洞为串珠状溶洞,在此条件下岩溶的发展较快。根据《岩溶地区建筑地基基础技术规范》(DBJ/T15-136-2018),本场地为岩溶强烈发育场地,溶洞稳定性差,场地稳定性为极不稳定,场地属于岩溶地面塌陷易塌陷区。本场地工程地质条件对桩基础基础工程可能造成的工程风险分析如下:(1)场地隐伏石灰岩基岩面起伏,在横向上、纵向上均具有较大的变化,这对拟建建(构)筑物的桩基础设计及施工将带来一定的不利影响。(2)桩基施工特别是冲孔灌注桩施工,由于施工震动及对岩溶地下水的扰动,容易发生孔口地面塌陷事故。故桩基施工应尽量避免震动,遇到软土或溶洞采用钢护筒护壁。当设计采用冲孔灌注桩施工时,应进行超前勘察,一桩一孔,探明溶洞发育情况,在冲孔经过岩层分界面时(特别是遇到溶洞时)相邻岩层强度差别较大,应在冲孔操作中及时根据地质情况调整桩锤的冲程,避免引起卡锤现象,当溶洞顶板较薄时,及时调整桩锤的冲程,避免可能发生击穿事故。
        结语
        钻孔灌注桩施工过程中可能会出现因局部孤石达不到设计深度的情况时应采用引孔等方式妥善解决。在施工过程中如出现成孔困难,孔壁坍塌时应对填土层及局部的粗砂层采取有效的支护措施。在施工中还应该合理安排成孔顺序,加快灌注速度,防止桩孔长时间放置产生缩颈、孔壁坍塌等问题。
        参考文献
        [1]?标准化管理委员会.GB18306-2015?中国地震动参数区划图[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.
        [2]?建设部.GB50011-2010?建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
        [3]?建设部.JGJ94-2008?建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.
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