高層建筑巖土勘探問題
時間：2022-04-25 08:21:00
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1工程概況
廣西某商業樓工程，建筑平面尺寸35mX62m，其中主樓長58mX寬32m，地上13層，地下2層，為框架剪力墻結構，建筑面積約5萬m。設計采用嵌巖鉆孔灌注樁基礎，地下水為第四系潛水和強風化巖承壓水，水位埋深6．10～9．20m。根據巖土工程勘察報告，在勘探深度內揭露的地基巖土體，主要由第四紀以來沖洪積作用形成的粘土、粉質粘土與閃長巖全風化層、閃長巖強風化層及中風化巖層組成。
2樁基礎主要巖土工程技術特點
該工程樁基礎為嵌巖鉆孔灌注樁，因為其穿過全部覆蓋層，全斷面嵌入基巖，可以充分利用基巖的承載性能而提高單樁承載力，且樁端持力層是壓縮性極小的基巖，其單樁的沉降也不會因群樁效應而增大，群樁承載力不會因群樁效應而明顯降低，以嵌巖樁為基礎的建筑物E其他基礎型式的建筑物地震反應更輕微，抗震性能更好。
3．1原材料質量和鋼筋籠焊接、混凝土制備控制
原材料質量是任何工程包括樁基工程都必須嚴格控制的重要環節，樁基工程主要是對砂子、石子、水泥、鋼筋、混凝土質量的控制?？刂拼胧┥蠂栏駥嵭胁牧线M場報驗制度，對砂子、石子以外觀檢驗和實驗檢驗為主，對水泥、鋼筋、混凝土質量必須進行外觀、資料和實驗檢驗，不合格材料嚴格禁止進場使用。根據水下灌注混凝土的特點，混凝土須具有良好的和易性，坍落度控制在180～220mm。
3．2對勘探深度的要求
要求更詳細準確地了解地層結構，掌握其變化。這不僅是計算沉降、預防傾斜的要求，也是基礎類型選擇與設計的需要。這是深基坑開挖設計與施工的需要：①勘探點間距要小，以滿足掌握地層結構在縱橫兩個方面的變化和分析橫向傾斜可能性的需要，間距一般15～35m；若預期采用一般樁基，則間距為10～30m；若采用大直徑樁，一樁一孔或一樁多孔，則每孔都要勘察。②勘探點深度要深。由于壓縮層的下限要比一般建筑物的基礎深得多，為了沉降計算的需要，一般應有不少于勘探孔總數1／2的控制孔深度達到和超過預計的壓縮層深度。不過，有時壓縮層深度不是決定勘探點深度的惟巖有高壓縮性土層等情況，勘探點深度要加深。③水文地質條件要查明依據。如采用樁基或樁，由于基坑的深度往往較深，因而不但有施工降水和開挖方法問題，而且有支護結構類型的選擇與設計，防止坑底發生隆起破壞、坑外土體的過量變形等問題。本項目中采用了補勘、查巖面?？?、樁孔鉆進施工勘察等措施，并在施工初期采取如下措施：安排各施工隊伍在各自的分區內分散布置設備，入巖段成孔全段鉆取巖芯，取巖樣判定巖石、確定巖面，結合各種勘察資料，掌握巖石的變化和巖面起伏規律，繪制基巖面標高等高線圖，在準確判定巖石面的基礎上，按設計的深度控制入巖深度，特別采取小徑深鉆取樣措施，重點控制防止出現因球狀風化而引起錯誤判斷，造成質量隱患。
3．3充分發揮原位測試的長處
標準貫入試驗在國內外使用非常普遍。雖然關于它的“標準性”討論一直不停，卻愈來愈被采用，它的已被公認的用途有：鑒別砂土的相對密度及土的狀態；估算砂土的某些巖土技術性質指標(如變形模量量等)；確定砂土的承載力；選擇適宜的樁尖持力層，計算單樁承載力；經計算，主樓地基壓縮層深度為8．20m，對主樓持力層及下臥層情況進行了統計，根據統計資料從持力層層面坡度、持力層和第一下臥層在基礎寬度方向上的均勻性以及地基壓縮層內壓縮模量的均勻性等三個方面進行評價。
3．3．1按持力層層面坡度的均勻性評價根據建筑周邊各鉆孔之問持力層層面高程差計算坡率，坡率大于10％為不均勻；小于1O％為均勻，經計算在場地西南角，孑L『司坡率分別為11．1l％和13．12％，存在不均勻性，因土質及厚度變化較大所致。按地基持力層和第一下臥層在寬度方向上均勻性評價：在擬建主樓三條剖面上進行了持力層和第一下臥層在寬度方向上的厚度差計算，當厚度差值大于0．05b(b為基礎寬度)為不均勻地基。
3．3．2按壓縮層內各土層壓縮模量評價地基寬度方向上的均勻性根據本地區建筑經驗將鉆孔各土層的變形模量按經驗公式Es=E0／1．1換算成壓縮模量，再按各土層厚度與壓縮模量進行加權平均，求得單孔壓縮模量加權平均值進行評價計算，采用評價剖面兩端鉆孔壓縮模量差與壓縮模量之和的1／20相比，若后者小于前者為不均勻地基。經計算剖面Es9一Es3=11．36MPa，(Es9+Es3)／20=4．17MPa，故呈現了不均勻性，產生不均勻的原因是ZK9鉆孔在下臥層中細砂層厚度大、壓縮模量低所致。從以上幾方面對場地天然地基均勻性評價結果可以看出，該場地天然地基存在不均勻性，屬局部不均勻地基。存在不均勻性的主要原因，是在持力層和下臥層項部中存在中砂及松散卵石層呈軟弱夾層或透鏡體賦存在基坑底面上下，造成土質強度和模量變化大而引起的，故直接利用作天然地基有一定難度，只有采取地基處理措施，以滿足主樓基礎對地基土均勻性的要求。
3．4樁型選擇和樁長的確定
綜合本地工程建設經驗及建筑物的荷載條件，適宜的樁型有預制樁、預應力管樁及鉆孔灌注樁，本工程樁型可本工程深基礎設計中800mm鉆孔灌注樁，樁頂相對標高一10．20—12．0m，主要以閃長巖中等風化巖為樁端持力層，且要求：當樁長≥19m時，樁端進入持力層深度保證大于2000mm；當樁長<19m時，樁端進入持力層深度保證≤3200mm。單樁承載力設計值5000kN。對該部位樁基，設計要求在保證樁長大于28m時，其單樁承載力設計值為3800kN。樁身混凝土強度為C25。鋼筋籠直徑為680mm，配筋為：主筋12+20通長配置；螺旋箍筋為(樁項以下1500mm范圍內)和；加強箍筋為。設計樁數361支。其中布置3組靜載荷試驗樁，試錨樁全部為工程樁。
3．5勘探取樣數量
①勘探：單幢高層建筑的勘探點不宜少于4個，并保證突出角點和中點，在層數荷載和建筑體型變化較大處，宜加密。⑦取土。取土點不宜少于勘探點總數的1／2，且每幢建筑不少于2個。一般持力層取不擾動樣12～18個，主要受力層取樣8～12個，主要受力層以下取樣610個，基底以上土層取樣不少于3個。③室內試驗。持力層用三軸，不少于6組；下臥層可用直剪，考慮風載或地震，進行反復加、卸荷試驗。不少于3組。④樁機對位、鉆進成孔垂直度控制：傳統措施是水平儀測調機座水平，線墜測調鉆頭對位和鉆桿垂直度。本工程設計樁頂標高為一10—12m，要保證在自然地面施工情況下，必須采取更嚴格的，更高精度的控制措施。經過研究，決定：利用極坐標或采用雙經緯儀交會校驗樁機對位，控制樁位點、鉆頭中心、鉆桿中心在經緯儀鏡頭內處在同一豎線上；從相互垂直的兩個方向，用經緯儀鏡頭內豎向標線標測鉆桿，測調鉆桿垂直度；提高垂直度偏差要求，嚴格按0．5％控制，以保證在最低設計樁項標高一12．0m處樁位偏差不大于100mm。
3．6泥漿比重、泥漿粘度和清孔清渣控制
本工程主要采用泥漿護壁正循環成孔施工工藝，泥漿比重和粘度控制對鉆孔護壁、土層和入巖段側摩阻力發揮、控制孔底沉渣，發揮樁端阻力至關重要。將其作為重點監控點之一加以控制，利用泥漿比重儀和粘度儀測試，開鉆前制備泥漿比重控制在1．18左右，粘稠度控制在21s左右；鉆進風化巖層前再次測試，比重控制在不超過1．25，粘度22s左右，保持至終孔并沖孔清渣全過程。
3．7混凝土水下灌注和成樁質量控制
混凝土水下灌注必須保證初灌成功、灌注過程連續、正常，控制導管提升標高和提拆節奏，防止斷樁，并在混凝土的初凝時間內完成灌注，以確保成樁混凝土膠結良好，無松散、夾泥或分層現象。首先檢查混凝土出廠單。包括混凝土等級、坍落度、發車時間等是否滿足要求。對坍落度不符合要求或攪拌不均勻和易性差等對質量有影響的混凝土作退貨處理，以免出現澆筑事故。確?；炷脸豕嗪髮Ч艿穆裆钸_到規范要求的0．8m以上。
3．8樁基驗收
三組試樁在達到試壓齡期要求后，及時組織試壓，全部達到了設計要求；基坑開挖破樁后，根據《建筑樁基技術規范》qGJ94—94)、《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106—2003)要求，對樁位中心、樁頂標高復核及樁頭混凝土、鋼筋檢查，均滿足要求，混凝土試塊強度評定合格。設計、施工、監理、業主、檢測單位及質監部門共同驗收，結果為：樁基各檢驗批、各分項驗收合格，質量控制資料完整，樁基檢測結果符合設計、規范要求，樁基驗收合格。
4結語
本次勘察查明了擬建場地內的地層結構和各地基土層的物理力學性質指標。擬建場地內土層分布較穩定，擬建場地區域背景穩定，無不良地質作用存在，適宜建筑物的建造?？拐鹪O防烈度為Ⅵ度，設計基本地震加速度值為0．05g，地震設計分組為第一組，本工程抗震設防分類為丙類，地基土可不進行液化判別和處理。