淺析灌注樁在強風化花崗巖類地層中的應用

尚繼發

【摘要】強風化花崗巖類遇水易軟化崩解，在灌注樁成孔過程中往往會造成孔底殘渣的厚度過厚及孔壁、孔底土體發生軟化崩解，而這些問題使得樁側摩阻力和端阻力降低從而降低了單樁承載力。本文通過對廣東某變電站繼電保護用房鉆孔灌注樁靜載試驗承載力偏低的原因進行分析，發現土狀強風化花崗巖類地層中采用鉆孔灌注樁時對施工工藝要求比較高，很多樁孔底殘渣厚度大于規范要求，因此建議在該類地層中應首先考慮使用預制樁，在條件所限而必須采用鉆孔灌注樁時應根據施工工藝單樁承載力進行20～50% 折減。

【關鍵詞】強風化 單樁承載力 單樁載荷試驗 端阻力 側摩阻力

1、工程概況

廣東某變電站擴建工程繼電保護用房為二層建筑，場址位于原主控樓北側，距主控樓僅3.5m。站址原始地貌屬于山前低丘，局部為丘間溝谷，擴建場地已在變電站建設時平整好，目前現場地為半開挖半填方區。根據鉆探揭露，場地上覆第四系主要有人工成因的素填土、坡積成因的粉質粘土及殘積成因的砂質粘性土，下伏基巖為寒武系侵入變質的全、強風化花崗片麻巖。各土層力學性質指標見表1（土層厚度以鉆孔ZK21為例）。

2、樁基參數及檢測結果

由于場地位于山地前緣，地勢較低，雨季時，北面山地雨向往丘陵前緣排泄，地下水位會升高，而殘積層遇水易軟化，承載力急劇降低，因此基坑（槽）開挖時，會造成地基浸水軟化，降低承載力。同時，由于場地距主控樓僅3.5m，基坑開挖無放坡條件，而且需要考慮基坑支護、排水等，因此勘測報告建議基礎采用預應力管樁，考慮到管樁對附近原繼保樓的影響，設計采用鉆孔灌注樁，樁徑800mm，單樁承載力特征值 1800KN（其中總側摩阻力1400kN，端阻力400kN），設計凈樁長18m。

灌注樁施工已于2010年6月19日完成，經抽芯檢測的3根樁（13#、14#、17#）樁底沉渣厚度小于10cm，均符合設計要求，經靜載檢測的2根樁（9#、16#）承載力小于1800KN，均不滿足設計要求。后擴大靜載檢測4根樁（13#、19#、20#、23#），其中的3根樁（19#、20#、23#）承載力不滿足設計要求，試驗單樁承載力僅800～1400KN，僅1根樁（13#）單樁承載力大于1800kN，擴大抽芯檢測的2根樁樁底沉渣均大于設計要求的10cm，單樁承載力檢測結果見下圖（圖1），檢測比例充分表明灌注樁承載力普遍不滿足設計要求。

圖1 單樁承載力檢測圖

3、樁基承載力分析

單樁承載力由總側阻力和端阻力構成，兩種阻力的發揮受土性、土層的上下

排序、樁的長徑比、成樁工藝等的影響，側阻力的大小還受樁端土的剛度影響。受這些不確定性因素影響，單樁極限承載力的具體數據很難用土層參數指標精確的確定，所以要在施工前進行試驗樁，并且在施工驗收時進行載荷試驗。由于本工程規模不大，在施工前未進行試樁來確定單樁承載力，設計僅根據地質勘察報告中的參數來計算。

從驗收時的抽芯檢測來看，沉渣大于規范要求（大于100mm）的樁基承載力均不滿足設計要求；從載荷試驗來看，滿足設計承載力的樁基沉渣滿足規范要求（小于100mm）。因此本工程的施工工藝不足是造成樁基承載力不足的主要原因，樁基成孔后由于商品混凝土供給不及時，施工單位為了節省費用，停止清孔，造成樁底沉渣過厚，失去了樁端阻力的發揮，同時也影響了樁側摩阻力發揮，另外，單樁承載力遠小于總摩阻力，說明樁側摩阻力遠未發揮。這是因為樁側土大部分為花崗片麻巖的殘積土和全、強風化巖，這類土本身自造漿能力強，終孔時泥漿濃度很高，造成樁側泥皮過厚，泥漿的涂抹作用，使得樁側摩阻力急劇降低，從而影響單樁承載力，造成實際承載力不滿足設計要求，同時，樁側土體遇水易軟化崩解，這在一定程度上也影響了樁的側摩阻力發揮，但是隨著泥皮的進一步固結，樁側摩阻力會有顯著提高。從檢測數據來看，筆者建議這批鉆孔灌注樁降低標準使用，單樁承載力特征值采用800KN，同時補打靜壓預應力管樁進行加固，靠近原繼保樓處加補鉆孔灌注樁。

無獨有偶，筆者曾主持過的廣東省某高速公路也遇到同樣的問題，施工單位在達到設計深度后通知監理單位測量孔深，然后進行洗孔，經2個小時的洗孔后測量深度超過終孔時測量時0.5m，可見施工單位清孔不夠徹底，同時，土狀的強風化花崗片麻巖在洗孔過程中由于表面軟化崩解后被泥漿帶出，也會使得孔深加深。由于這批樁未進行載荷試驗，但抽芯結果比較理想，筆者建議設計單樁承載力折減20%后使用，目前運行多年使用正常。

4、結論

由于全、強風化花崗巖類土層遇水易軟化崩解，且自身造漿能力強，在成孔過程中往往會造成樁底沉渣過厚和樁側泥皮過厚，從而影響了側摩阻力和端樁阻力的發揮，因此，對于這類土層采用灌注樁對工藝要求較高，對于條件允許的場地，應首選采用預應力管樁，確因條件所限而必須采用灌注樁的工程，應根據施工工藝單樁承載力進行20～50% 折減。

【參考文獻】

（1）《廣東省建筑地基基礎設計規范》（DBJ-15-31-2003）

（2）《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）

（3）《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）

（4）《建筑樁基技術規范應用手冊》（劉金礪_高文生_邱明兵-2010）