嵌巖灌注樁在巖石場(chǎng)地的應(yīng)用

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(太原市聚川都市建筑工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030001)

引言

山西匯豐興業(yè)焦煤集團(tuán)有限公司聯(lián)合建筑位于山西省臨縣三交鎮(zhèn)焉頭煤礦。該建筑集儲(chǔ)物、洗浴、餐飲、辦公于一體，共4層，為框架結(jié)構(gòu)，主要功能為給煤礦工人提供生活便利。該工程?hào)|西方向共5跨，每跨跨度8m，總長(zhǎng)40m；南北方向共2跨，每跨10m，總長(zhǎng)20m，柱網(wǎng)規(guī)整。屋面頂板高度為16.8m。

工程所在場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，場(chǎng)地土類別為Ⅱ類。基本風(fēng)壓W0=0.45kN/m2，基本雪壓S0=0.30kN/m2(按照50年一遇)，地面粗糙度類別為B類。

1 地質(zhì)條件

(1)地層巖性及地基均勻性。根據(jù)《臨縣焉頭聯(lián)合建筑綜合樓場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告》，擬建建筑物天然地基屬于不均勻地基，地層巖性見表1。

表1 地層巖性表

(2)該場(chǎng)地在勘察過程中未發(fā)現(xiàn)地下水，該建設(shè)場(chǎng)地屬自重濕陷性黃土場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)(中等)，無液化影響。

2 地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

該工程天然地基持力層為①-1層雜填土至①-2層素填土，地基承載力特征值僅為65～75kPa，且①-2層素填土尚未固結(jié)，最大深度達(dá)12.8m，因此從沉降穩(wěn)定和承載力要求等方面看天然地基顯然不能滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)比較，該工程最終采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)，持力層為第④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，樁基施工時(shí)采用人工成孔。

3 樁基設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)要求

3.1 初選樁徑

初選樁徑為800mm，有效樁長(zhǎng)視現(xiàn)場(chǎng)情況而定，樁端持力層在地面下第④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

3.2 樁身材料

(1)混凝土：樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。粗骨料為粒徑<50mm，并且小于鋼筋間最小凈距的1/3的卵石或碎石，細(xì)骨料為干凈的中粗砂。

(2)鋼筋：HPB300級(jí)；HRB400級(jí)。

(3)焊條：HPB300級(jí)鋼焊接采用E4303焊條，HRB400級(jí)鋼焊接采用E5003焊條。

4 樁基設(shè)計(jì)

4.1 樁長(zhǎng)

由于持力層第④層砂巖表面起伏較大，該工程選取最不利的一處進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告工程剖面圖10-10，K11對(duì)應(yīng)的第④層砂巖頂面高程為941.0m，而該工程樁頂高程為960.5m，則此處樁的總長(zhǎng)度為：960.5-941+1(入巖深度)=20.5(m)。

4.2 樁身配筋計(jì)算

沿樁身周圍均勻配置12Φ16mm鋼筋，總配筋率為0.48%，符合JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的要求。由于持力層上部除少量混合土外其余全部為未固結(jié)的回填土，因此沿樁身全長(zhǎng)箍筋采用Φ8@100mm。

4.3 樁身強(qiáng)度計(jì)算

樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，根據(jù)JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，該工程樁正截面受壓承載力為：

N=ψcfcAps+0.9f'yA's≈7 216.184(kN)

4.4 樁底持力層驗(yàn)算

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，樁底持力層第④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖的飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為13MPa。由于該工程樁底持力層上部為雜填土、素填土、濕陷性黃土等，計(jì)算樁的極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)應(yīng)考慮上部土層的負(fù)摩阻力(qsik=15kPa)。由JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》知，Quk=Qsk+Qrk。

Qsk=μ∑qsikli=-0.8×3.14×19.5×15≈-734.76(kN)Qrk=ζrfrkAp，利用插入法計(jì)算得出ζr=0.848；而frk=13MPa，Ap=1.538m2(擴(kuò)底面積)，則：

Qrk=0.848×1.3×104×1.538≈16 954(kN)

Quk=16 954-734.76=16 219(kN)

再扣除樁身自重約268kN，則：

Quk=16 219-268=15 951(kN)

因?yàn)镼uk>N，故樁端持力層滿足要求。

嵌巖灌注樁樁身截面大樣見圖1。

圖1 嵌巖灌注樁樁身截面圖

4.5 樁位布置

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，該工程嵌巖灌注樁單樁豎向承載力特征值暫定為4 500kN(最終以試樁結(jié)果為準(zhǔn))。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM中JCCAD的計(jì)算結(jié)果，該工程框架柱最大軸力設(shè)計(jì)值為6 452kN。該工程中框架柱軸力設(shè)計(jì)值≮4 500kN的按照柱下兩樁承臺(tái)設(shè)計(jì)，其余則按照柱下單樁承臺(tái)設(shè)計(jì)。

5 灌注樁施工要求

5.1 灌注樁施工要求

(1)灌注樁施工前，應(yīng)在場(chǎng)地附近進(jìn)行試樁，試樁合格后方可施工工程樁。

(2)為核對(duì)地質(zhì)資料、檢驗(yàn)成孔設(shè)備等，施工前應(yīng)在樓座基礎(chǔ)附近進(jìn)行試孔，試孔數(shù)量不少于2個(gè)。試孔合格后方可大面積挖孔，挖孔結(jié)束應(yīng)逐孔驗(yàn)收。

(3)樁底嵌入巖石的全斷面深度宜≮1m。樁體施工時(shí)應(yīng)一次成樁，不得留施工縫。為保證樁頭質(zhì)量，工程樁超灌長(zhǎng)度≮800mm。

(4)樁體施工完畢，在鑿除預(yù)加高度混凝土?xí)r，應(yīng)注意不得損壞樁頭及鋼筋。

5.2 鋼筋籠制作安裝質(zhì)量要求

(1)鋼筋籠主筋沿箍筋均勻分布，距鋼筋籠兩端1m以內(nèi)箍筋應(yīng)與主筋焊接。

(2)分段制作的鋼筋籠，其接頭采用焊接或機(jī)械連接，并符合JGJ107—2010《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》、JGJ18—2010《鋼筋焊接及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程》和GB50204—2002(2011版)《混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。

(3)加勁箍筋應(yīng)設(shè)在主筋外側(cè)，當(dāng)施工工藝有特殊要求時(shí)，也可置于內(nèi)側(cè)。加強(qiáng)箍每隔2m設(shè)1道。

(4)鋼筋籠混凝土保護(hù)層厚度為50mm。

(5)搬運(yùn)和吊裝鋼筋籠時(shí)，應(yīng)防止其變形，安放時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位，就位后立即固定。

6 驗(yàn)收

(1)人工挖孔終孔時(shí)，每根樁均應(yīng)對(duì)樁底以下5m深度范圍內(nèi)的持力層進(jìn)行巖性、強(qiáng)度等檢驗(yàn)，并且查明是否存在空洞、破碎帶、軟弱夾層等不良地質(zhì)條件。

(2)根據(jù)JGJ106—2003《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，該工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測(cè)。

(3)單樁豎向抗壓極限承載力應(yīng)通過鉆芯法確定，要求樁身混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≮20.1MPa，樁底不得有沉渣出現(xiàn)。在該工程需進(jìn)行鉆芯取樣的樁共計(jì)2根。

(4)工程樁施工完成后，應(yīng)根據(jù)JGJ106—2003《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)所有樁的完整性進(jìn)行低應(yīng)變檢測(cè)。樁體的完整性檢測(cè)應(yīng)在承載力檢驗(yàn)之前進(jìn)行。

(5)鉆芯取樣的鉆頭宜采用外徑為91mm的鉆頭，每根樁鉆1個(gè)孔，孔中心距樁中心100～150mm，鉆孔完畢應(yīng)采用0.5～1MPa的壓力由孔底往上用回灌水泥漿封閉。所用水泥為P·S32.5水泥，水灰比為0.6。

7 結(jié)語

巖石作為嵌巖灌注樁的持力層有很大的承載能力，能大大減小整個(gè)建筑物的沉降。建設(shè)場(chǎng)地?zé)o地下水或地下水埋深較深時(shí)，采用人工成孔工藝更能保證樁身質(zhì)量，減少樁底沉渣。當(dāng)不考慮樁身側(cè)阻力時(shí)，嵌巖灌注樁的樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度、樁底沉渣厚度、樁身完整性和樁端巖土性狀可采用鉆芯法檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

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