人工挖孔嵌岩名桩基础的设计研究.docVIP

人工挖孔嵌岩桩基础的设计研究--DTPT?2008.02 要 ０ 前言 人工挖孔桩是一种采用洛阳铲、风镐等小型工具人工挖掘成孔后现场浇灌混凝土形成的非挤土桩。一般情况下，为了充分利用桩端阻力、增大单桩竖向承载力，通常在桩底持力层顶面进行扩大，形成锅底状的桩端扩大头，即为人工挖孔扩底桩。 人工挖孔嵌岩桩是指桩的端部必须进入基岩一定深度的人工挖孔桩。因此，其具有较强的抗滑移能力，稳定性方面优于其他桩型。特别当上部结构传至基础的竖向荷载很大而基岩埋藏较浅且有一定倾斜角度、其他桩型较难满足设计要求时适合采用。当桩端为比较完整的硬质岩石而难于挖掘时，为保证承载能力不下降，也可以通过在基岩内扩大桩径形成圆柱体扩大头的方式来利用桩端阻力，从而可以减少入岩深度，形成人工挖孔扩底嵌岩桩。 人工挖孔扩底桩基础技术成熟、设计施工及验收规范完善、积累的工程经验亦相当丰富。然而，人工挖孔嵌岩桩作为人工挖孔桩的另外一个分支，它的工程应用还相对较少，笔者认为有必要结合工程实例，进行进一步的探讨和应用研究。 1 工程概况 1.1 上部结构概况 江苏新华图书配送中心生产主楼地上2层，一层层高8 m，二层层高6.5~12.8 m，东西长约250 m，南北宽约185 m。在南北宽度方向的中部设置了一条宽12 m的消防通道，沿该消防通道把生产主楼分为北楼和南楼两个部分。一层柱网尺寸基本为9.6 m×9.6 m，二层柱网尺寸基本为19.2 m×19.2 m，中柱最大荷载约6 500 kN。一层顶楼盖采用现浇钢筋混凝土井字梁结构，井字梁间距3.2 m，楼板厚度为120 mm。二层屋盖采用多柱点下弦支撑正放四角锥螺栓球网架结构。屋面采用三层压型钢板双层保温的复合板。抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，框架抗震等级为三级。 1.2 工程地质及水文地质条件 本工程场地为岗地和岗前冲积地貌单元，经人工推填改造而成。土层可划分为：①素填土；②1 粉质粘土；②2粉土夹粉质粘土；②3粉质粘土；③1～③3粉质粘土；④1强风化粉砂岩；④2中风化粉砂岩。各岩土层承载力特征值及桩基础设计参数见表1。 地下水主要为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要在雨期分布在填土层空隙中，接受大气降水的补给，以蒸发方式排泄。基岩裂隙多被风化矿物充填，裂隙水贫乏。勘探区域揭露土层未测得地下水位，据区域水文地质资料，雨季最小地下水位埋深0.5 m。 本工程拟建场地附近无活动断裂带通过，基底岩层分布稳定，适宜本工程建设。拟建场区为抗震不利地段，20 m以浅无液化土层。建筑场地的类别为Ⅱ类，特征周期为0.35 s。 2 基础方案的论证分析 2.1 天然地基浅基础 本工程拟建场地为岗地和岗前冲积地貌单元，场地土分布很不均匀，并且大部分上层土①素填土以及②粉质粘土为厚薄严重不均的回填土和软弱土，仅局部有适合浅基础的地基持力层。因此，独立基础等浅基础方案不能成立，需要考虑桩基础方案。 2.2 预制打入桩和静压桩 预应力混凝土管桩是一种比较经济的桩型，并且在江苏省的应用也比较广泛。本工程为岗地和岗前冲积地貌单元，第④1层强风化粉砂岩埋藏深度从地面下3~17 m不等，很不均匀且岩层倾斜角度较大，预应力混凝土管桩无论是打入式还是静压式，进入基岩的深度有限且可能发生偏移现象。入岩深度不能满足1d的要求，对抗滑移稳定性亦会产生一定的影响。即使放宽规范的入岩深度要求至0.5 d，预应力混凝土管桩的承载力主要来源于侧摩阻力，由于桩端持力层第④1层强风化砂岩埋深很不均匀，桩长将长短不一且差别很大，单桩竖向承载力也将相差很大，以至于无法进行设计或无法指导施工。其他预制打入桩和静压桩与预应力混凝土管桩的适用范围、施工工艺等基本相同，因此亦不能满足设计要求。 2.3 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩的适用范围最广，通常适用于持力层层面起伏较大，桩身穿越各类土层以及夹层多、风化不均、软硬变化大的岩层，如持力层为硬质岩层或地层中夹有大块石等，则需采用冲孔灌注桩。但其造价相对较高，只能作为备选方案。当其他桩型的技术经济指标不合适、施工条件不许可时再考虑使用。 2.4 人工挖孔扩底桩 人工挖孔桩具有承载力高，传力直接，持力层检查直观，施工快速，节省造价，设备简单，桩身质量有保证，对环境污染小，更适宜于狭窄场地上施工等优点。尤其对于大跨度柱网工程，当条件合适时，采用一柱一桩是经济合理、安全适用的基础方案之一。 2.5 人工挖孔嵌岩桩 人工挖孔嵌岩桩除具有人工挖孔桩如上所述的优点之外，桩的端部必须嵌入基岩一定的深度，嵌岩桩的单