中超“水木春天”A地块高层建筑灌注桩遇孤石施工技术的探讨

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　　摘要：本文结合工程实例，根据工程地质勘察情况，对工程设计、桩基施工过程进行了阐述，并提出了桩基设计处理、施工技术的方案。
　　关键词：灌注桩、地下孤石、多层地下孤石、施工详勘、人工挖孔桩、冲孔桩、水下爆破技术、复合地基、复合桩基
　　一、工程概况：
　　中超“水木春天”A地块工程位于泉州市华侨大学法发美社区旁边，本工程地下一层，地上33层，本工程的建筑功能为商住楼，地下一层建筑层高5.6米，地上建筑高度为95.25米。工程主体结构采用剪力墙结构，基础采用梁板桩筏基础，基桩采用灌注桩，基础梁筏板、基桩混凝土的设计强度等级分别为C40、C35。灌注桩直径分别为800、900、1000，扩大头直径分别为800、900、1000，桩身长度约为10m~28m，桩基持力层为中风化花岗岩，桩基嵌岩1000mm，单桩竖向抗压设计极限承载力分别为7600KN、9600KN、11800KN基础设计为甲级基础，桩基安全等级为一级。
　　二、工程地质勘察情况：
　　经现场勘探，本工程场地地貌单元为山前冲洪积与坡残积交互作用的地貌单元上，场地西侧地层结构上部为5.0m~6.0m的冲积粘性土和沙层，东侧为坡残积地层，其下为花岗岩及其风化带。由于本工程地质条件复杂，设计、施工前期进行了地质普勘，由场地存在多层地下孤石，给桩基的施工造成了难度，在桩基的施工中为了进一步探明地质持力层和孤石的情况又进行了地质详勘，场地岩土层的基本情况如下：
　　1、 杂（素）填土①层：厚度0.2~2.6m
　　2、 耕土②层：厚度：0.2~0.8m
　　3、 含泥粗砾沙③层：厚度0.6~5.4m
　　4、 粉质粘土③a层：厚度0.8m
　　5、 粉质粘土④：0.6~6.5m
　　6、 含泥粗砾沙④a层：0.6~3.5m，
　　7、 粉质粘土（坡积）⑤层：1.2~8.2m，
　　8、 残积砾质粘性土⑥层：0.5~23.9m，
　　9、 全风化花岗岩⑦层：0.45~16.4m，
　　10、 强风化花岗岩（沙土状）⑧a层：0.8~11.6m，
　　11、 强风化花岗岩（沙砾状）⑧b层：0.9~19.8m，
　　12、 强风化花岗岩（块状）⑧c层：0.2~29.4m，
　　13、 中（微）风化花岗岩⑨层：揭示厚度厚度在1.0~8.65m，
　　岩土设计计算指标土层名称天然重度天然地基承载力特征值
　　
　　
　　
　　三、桩基设计、桩基施工过程的情况：
　　根据建筑的使用功能、结构设计形式和承载力的要求，设计采用冲孔灌注桩，桩基直径分别为800、900、1000，桩基持力层为中风化花岗岩，地下室基坑的开挖深度（即基桩桩顶标高）约为6.0米；场地经过施工前的普勘发现A地块3#、5#楼场地内分布有较多多层孤石（中风化花岗岩岩核）的情况，由于孤石分布比较多、分布的深度深浅不一、厚度不同、相临中风化花岗岩基岩面变化的坡度较大，孤石分布深度在5m~28m之间不等，基岩岩面很难判断，给桩基的施工造成了很大的困难：一、冲孔桩的施工工程中，由于孤石厚度比较厚和层数较多，冲孔桩在冲孔的过程中施工进度缓慢，由于设计口径为800~1000的口径，施工过程中采用1000口径的吊锤进行施工，由于1000口径的吊锤比较轻，在对孤石冲击成孔的施工过程中，施工速度慢，常出现铁锤磨损、锤牙损坏的情况，有时候12小时锤击施工只能冲击0.2m厚左右的中风化花岗岩孤石，施工难度大、施工进度缓慢、施工成本大，给施工技术人员、作业班组带来了很大的问题；二、施工过程中，中风化持力层基岩面难以判定，桩孔施工持力层深度难以控制。由于本工程为高层建筑，基础等级为甲级基础，单桩设计竖向抗压极限承载力要求大为11800KN，桩基类型为端承桩。
　　四、桩基设计处理、施工技术方案：
　　（一）继续探明地下孤石的分布情况：
　　施工后的地质详勘，探明场地内分布有多层孤石（中风化花岗岩岩核），根据下列情况：按桩位列线布置勘探点，每间隔一桩位布置一个勘探孔进行施工详堪，查明地质孤石情况和地质岩面情况。经过施工详细勘察，探明场地孤石厚度在1.8~4m之间、最大达7米，孤石层最多达4层，孤石与孤石之间（即孤石之间的夹层）为残积粘性土或者是强风化层。本工程5#楼分A、B、C三个单元，每个单元共各有75根基桩，5#楼三个单元共有基桩225根，其中A单元基桩施工详细补勘37根探到孤石的有30根，B单元基桩施工详细补勘41根探到孤石的有有22根，C单元基桩施工详细补勘37根探到孤石的有5根，5#楼A、B、C三单元孤石最多的可达5层，孤石累计厚度最厚可达8米，孤石的埋藏深度在地下3~16米之间。
　　（二）桩基设计处理、施工技术方案
　　根据施工过程的地质详勘结果，探明场地内分布有多层孤石（中风化花岗岩岩核），根据下列情况：
　　1、由于孤石与孤石之间（即孤石之间的夹层）为残积粘性土或者是强风化层，又无法判定孤石的大小。
　　2、高层建筑对抵抗不均匀沉降的要求比较高，对于端承桩持力层只能选择在相同的持力层上。
　　3、单桩的设计竖向抗压极限承力高达11800KN，对桩径为800~1000的灌注桩持力层只能选择在中风化基岩上。
　　针对上述3点情况，针对于原设计，基础桩径为800~1000的情况下，本工程的冲孔灌注桩只能穿破多层孤石，将持力层设置在中风化基岩上。
　　拟采取下列三种方案进行孤石处理：
　　1、改变冲孔桩的桩径，扩大冲孔桩直径加大锤重冲击孤石进行处理。
　　2、先进行水下孤石爆破再以1000及1200直径的冲孔桩设备进行冲孔施工。
　　3、改变基础形式。
　　根据上述方案先选247号工程桩进行水下爆破，经探明247号桩桩位有两层孤石，第一孤石厚2.0米离地面下约5.0米，第二层孤石厚约4.7米离地面下约9.5米。利用原有勘探钻孔的基础上再布置2个爆破孔，本桩孔共布置了3个爆破孔，采用水下一次性爆破技术，由于爆破孔成孔过程受泥砂淤积堵塞影响，水下爆破炸药装填位置不理想、炸药无法准确定位在孤石体中，经过爆破后，爆破烈度不大、感觉爆破效果不好。分析原因可能是：1、炸药量不够；2、炸药品种选择错误；3、炸药定在孤石体中的位置不准确。247号桩位经爆破后，采用直径为1200的冲孔桩机械进行施工，第一层孤石施工过程中，施工速度相对较快，20小时可冲击约1.8米厚的花岗岩孤石，但冲锤磨损严重，进行第二层花岗岩孤石施工时，施工进度极为缓慢，12小时孤石冲击厚度约0.2米左右，施工过程中冲锤冲牙磨损、脱落，施工不得不停止、进行冲锤冲牙的修复焊接工作。冲孔施工在进行第二层孤石施工时施工难度大。
　　鉴于上述工程施工情况（水下爆破和加大锤重对孤石进行冲孔施工施工速度还是缓慢的问题）和本工程场地有较多孤石的情况，拟采用以下方案进行桩孔成孔施工：
　　1、先开挖地下基坑土方，地下室基坑土方可开挖6米深左右的地下石土石方，挖掉一层土方后做基坑支护；原孤石的分布埋藏深度为3~16米，挖掉地下室6米土方基本可以清除6米深范围内的孤石，如此孤石的埋藏分布深度可变为0~10米，如此灌注桩持力层基岩的深度最深也只在15米左右，成孔深度在6~15米内的灌注桩可采用人工挖孔灌注桩施工或者用冲孔桩进行施工。采用人工挖孔桩时，遇到孤石可采用明爆破法爆破孤石，采用冲孔桩进行桩成孔施工时可采用水下爆破方法爆破孤石或者增加1副配锤的方法冲击穿透孤石。爆破可采用烈性、聚能炸药。
　　 2、开挖地下室基坑土石方后，由于人工挖孔桩为限制使用的桩型，成孔深度只能限制在15米以内，所以成孔深度在15米以上至持力层的桩成孔采用水下爆破孤石和配2副以上冲锤的方法冲孔穿透孤石成孔。针对这种情况需进行水下爆破孤石、也需采用冲孔桩冲击成孔的方法进行施工减小施工难度。
　　 3、对于孤石层数比较多、分布埋藏深度比较深（达20米左右的）、孤石累计厚度大的桩位，也可以采用复合地基和复合桩基的办法为高层建筑提供基础。复合地基即对天然地基进行处理加固（如采用水泥旋喷桩进行地基处理）以提高天然地基的承载力，对灌注桩可采用加大桩径、加大桩端扩大头尺寸、加密基桩、灌注桩桩底高压注浆的方法提高基桩的承载力。
　　 无论采用何种方法施工对地质岩面起伏较大或难以判断桩基桩端持力层深度的桩位（桩孔）都采用施工过程详细补勘的方法判断桩基持力层，确保桩端进入基岩。
　　五、总结
　　综上所述，对于高层建筑桩基基础遇到地下孤石的情况可采用人工挖孔桩、冲孔桩、明爆（地下水下爆破）或三种方法混合施工的方法及设计复合地基、复合桩基的方法以解决高层建筑基础承载力要求高、严格控制基础沉降差的要求。
　　
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