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巖土工程勘察技術與特點


編輯:2021-05-28 09:22:23

巖土工程勘察是工程建設的一項基礎性工作,對高層建筑的巖土工程,其勘察的分析與評價工作尤為重要:①因為地基土情況變化復雜;②因為建筑物特別是高層建筑基礎受力較復雜;③因為基礎方案選擇正確與否直接影響工程造價;④地基基礎方案涉及深基礎、淺基礎、復合地基、基礎托換、甚至基坑降水支護,要綜合考慮樁土共同作用、地基基礎與上部結構共同協調等,在基礎方案設計中既要考慮上部結構的形式、荷載和剛度,又要考慮工程地質情況,還要考慮當地建筑材料及施工條件。在高層建筑單位工程中占據越來越重要的地位,而地基基礎工程的結構安全、施工質量、工程進度、對周圍環境的影響、地基基礎工程造價等因素都影響到了基礎的設計和基礎形式的選擇,如何選擇一種既能滿足功能要求又經濟合理,同時又滿足各種限制因素的地基基礎方案成為值得我們研究的問題。

1工程概況及工程地質特點

某寫字大樓建筑平面尺寸為45mx52m,其中主樓長68m~寬42m,地上l5層,地下2層,為框架剪力墻結構,建筑面積約4萬m2。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

本工程樁基礎(包括支護樁)為嵌巖鉆孔灌注樁,由于其穿過全部覆蓋層,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比其他基礎型式的建筑物地震反應更輕微,抗震性能更好。

3高層建筑巖土工程勘察的分析及施工要點

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18O~220ram。

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【j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。

3.3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1O%為不均勻;小于10%為均勻,經計算在場地西南角,孔間坡率分別為11.1l%和13.12%,存在不均勻性,因土質及厚度變化較大所致。按地基持力層和下臥層在寬度方向上均勻性評價:存擬建主樓三條剖面上進行了持力層和F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。

3.4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=EO/I.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=l1.36MPa,(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。

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衙載條件,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,樁頂相對標高一1O.20—120m,主要以閃長巖中等風化巖為樁端持力層,且要求:當樁長≥l9m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38o0kN。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68@100(樁頂以下1500mm范圍內)和68@200;加強箍筋為612@2000。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。

5質量控制與驗收

5.1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_l8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I.25,粘度22s左右,保持至終孔并沖孔清渣全過程。

5.2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。

5.3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》(JGJ94—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。


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