钻孔灌注桩穿越碎石粘土层的工程实践

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1 前言?
　　钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适当性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点，在工程中得到了广泛应用。钻孔灌注桩对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等，穿越方便，成孔效果较好，而对于碎石粘土则不宜采用。本文就钻孔灌注桩穿越碎石粘土层的工程实例进行分析，对穿越该类土的设计施工提出一些看法，从而为同类土层中设计钻孔灌注桩时桩端土层的选取提供参考。?
2 工程地质概况及试桩情况?
　　某公用建筑工程，三层框架结构，建筑物总高度为16.5m，跨度10m，楼面设备荷载最大为12kN/m2。设计最大单柱荷载为3000kN。该工程地处杭州老城区涌金门附近，系旧城改造老宅基地，山脚坡积型地层。?
　　根据工程地质勘察报告，土层分布及特征如下：①杂填土，厚3.9～4.8m；②粉质粘土，饱和，软塑，厚0.4～0.9m；③淤泥质粘土，饱和，流塑，厚0.3～6.3；④粘土，可塑～硬可塑，厚1.6～5.1m；⑤淤泥质粉质粘土，厚0～4.0m；⑥-1含砾粉质粘土，硬可塑，厚0～7.5m；⑥-2含碎石粘土，可塑～硬可塑，厚2.7～5.4m；⑦全风化泥岩，可塑，厚4.2～7.2m，⑧-1全风化炭质泥岩，饱和，可塑，厚1.6～2.2m；⑧-2强风化炭质泥岩，厚大于6.2m，未穿。?
　　根据建筑物荷载及土层分布情况，地质勘察报告建议，采用钻孔灌注桩设计，以⑧-2层为桩端持力层，桩端进入持力层深度不小于0.5m，平均桩长28m，单桩承载力标准值以φ1000钻孔灌注柱为例取2570kN。?
　　工程施工采用10型正循环钻孔灌注桩，在钻进至17.5m深处，遇到⑥-2层土，钻机上台，无法钻入。⑥-2层土为含碎石粘土，碎石含量占5%～20%，粒径一般2～5cm，少量大于10cm。根据有关钻孔灌注桩施工经验，正循环施工工艺对于粒径不大于15cm的碎石，一般均可在泥浆中上漂排出，钻头也不至被卡死。但从冲抓清孔取出土样分析，⑥-2层土样中，碎石为坚硬的硅质岩，最大粒径40cm，冲抓4斗土中能取出10cm以上的碎石12块，小于10cm的碎石也较多，碎石强度极高，钻机无法将其磨碎上漂，钻头被卡住无法钻入。地质报告描述土层正确，但对砾碎石含量及粒径的分析偏差较大。为取得详细资料，采用＃2钻机继续试桩，在钻至17.8m处(即⑥-2层面)时，钻杆卡死，无法钻入，经建设单位同意，停机处理。?
3 处理方案及结果?
　　根据以上情况，地质勘察、设计及施工各方进行了认真的分析探讨，归纳起来，主要有以下几点：?
　　方案一：在钻至⑥-2层顶面时，改用人工挖孔进入一定深度，以该层为桩端持力层。桩下部扩底，以增加单桩承载力。该方案工期增加不多，但人工挖孔深度较大，且部分桩的直径将由φ600改为φ800。该深度单桩承载力下降较大。经计算，以φ1000桩为例，单桩承载力仅为原设计值的48%，需修改设计，将单柱单桩改为多桩承台。且其下为软弱下卧层，厚度较大，而本层局部厚度较小，小于4倍桩径，作持力层不够理想。?
　　方案二：机械钻孔与人工挖孔相结合， 钻孔至⑥-2层土后，改用人工挖孔穿透此层，清孔后再打钻孔灌注桩。该方案施工组织上难度较大，工期将增加一个月，费用增加30万元。