几种特殊地质条件下的桩基础施工技术研究

第３６卷第３３期　山　西　建　筑　Ｖｏｌ＿３６　Ｎｏ．３３　２　０　１　０年１　１月　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｎｏｖ．　２０１０　・８７・　文章编号：１００９－６８２５（２０１０）３３—００８７－０２　几种特殊地质条件下的桩基础施工技术研究木　陈　旭　李家稳潘枝旋　摘要：通过对在岩溶、湿陷性黄土、冻土地区的特殊地质条件下桩基础的施工技术进行总结，提出了合理性建议，针对　溶洞、黄土、冻土的土质特点进行了分析，并提出了相应的技术措施，以期对工程的应用提供参考。　关键词：桩基础，溶洞，钻孔灌注桩，黄土，冻土　中图分类号：ＴＵ４７５　文献标识码：Ａ　目前桩基础已经广泛应用于土木工程中，但是对于在特殊地　法进行施工。４）旋喷桩帷幕护壁法适用于地质条件特别复杂，岩　质条件下岩溶、湿陷性黄土、冻土地区的桩基础的施工有很大的　溶发育旺盛的情况，地下水特别多，且与暗河相连，粉细沙层较　难度，如果设计和施工过程中处理不及时，就会出现塌孔、地陷等　多，施工过程中不易进行泥浆护壁，导致施工难度加大。５）预压　事故，将会导致桩基的破坏并造成严重的损失。本文就针对在这　浆法适用于特大溶洞且连通，并且上覆盖土层特别软弱的情况。　几种特殊地质条件下的桩基础施工技术进行了总结。　此法将空隙较小的几个溶洞连成一个整体，提高整体强度，形成　１　岩溶地区　整体的持力层。　昙釜要　…　妻　　三　苎　要：　’　毫毫　　和干　，曼　主曼　曼曩　桩位　ｍ　薹　暴　姜：　：　‘轰　茎　霉　嚣　菱　爵羞　　’，　蕞　蔷　Ｕ：方　篡　　差　钻孔柱状图和对地质情况不清楚的情况可采用钢护筒穿越处　。ｋ：ｍｌ　　Ｚ）￣－－　，／：：：‘．　’：　一　一　一　一　。　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｉｎ　ｓｃｅｎｉｃ　ａｒｅａｓ　ＷＡＮＧ　Ｚｈｉｏｊｉａｎ　ＺＨＯＵ　Ｇｕｏ－・ｒｏｎｇ　ＺＨＡＯ　Ｊｉａ・－ｃｈｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　Ｇｅｘｉａｎ　ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｓｃｅｎｉｃ　ａｒｅａ　ｇｏｒｖｅｎｉｎｇ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｅａ，ａｎｄ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｐａｓｓｉｖｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ．　Ｔｈｕｓ，ｉｔ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｓｏｍｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｐｏｐｕｌａｒｉｚｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎ　ｇｅｏ—　ｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒｓ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　收稿日期：２０１０—０７－２４　：地铁站场ＣＡＤ设计系统的研究（项目编号：ＸＺＪ０６８）　作者简介：陈旭（１９８５．），女，北方工业大学建筑工程学院岩土工程专业硕士研究生，北京１００１４４　李家稳（１９６２一），男，教授，高级工程师，北方工业大学建筑工程学院，北京１００１４４　潘枝旋（１９８４一），男，北方工业大学建筑工程学院结构工程专业硕士研究生，北京１００１４４　・８８・　第３６卷第３３期　２　０　１　０年１　１月　山　西　建　筑　胀，在地基中桩基础受到切向冻胀力，使得桩基础上拔，并且产生　２．１　湿陷性黄土特点　这就导致了上部结构产生不均匀的变形。夏　湿陷性黄土主要分布在我国西北、华北～带，底层多，土层厚　的是不均匀的上拔，导致地基承载力降低，基础沉陷，桩侧摩阻力降低，　度大，且气候干旱少雨，蒸发量大。黄土在上覆土层自重应力作　天冻土融化，用下或在自重应力和附加应力共同作用下，受水浸湿后土的结构　并且冻融循环影响桩基的耐久性。冻土的工程特性有冻胀性、冻　胀力、融沉性等。　破坏而发生显著变形。　２．２湿陷性黄土处理　湿陷性黄土破坏影响力极大，能造成地基下陷，基础的不均　３．２冻土地区桩基的选择　１）钻孔灌注桩基础。钻孑Ｌ灌注桩适用于坚硬冻结状态的冻　制作简单，施工方法和机具都比较简单，节省材料。其优　匀沉降，破坏基础承载力。常用的地基处理方法有强夯法、垫层　土地基，法、挤密法、桩基础法、欲浸水法、深层搅拌桩法等。随着高层建　点在于具有较高的水平及垂直承载能力，地基系数和冻结强度的　可以建造大直径　筑的发展，一些浅基础不能满足地基承载力的要求，因而桩基就　指标较高且不受地层岩性及地下水条件的限制，桩。其缺点在于回冻时问长，施工效率较低，对地基温度场的热　应用于高层建筑中。　在湿陷性黄土地质中摩擦型桩不能作为深基础适用，因为浸　扰动大。２）钻孔插入桩基础。试验证明钻孔插入桩能用于各种　但承载　水后桩侧摩阻力迅速减少，失去了承重能力。而端承桩浸水后桩　岩性和各类冻土地基，对地基的热扰动小，回冻的时间短，侧正摩阻力转化为负摩阻力，由桩底下部的非湿陷性黄土层承　力较低。同时桩的整体性相对较差，不适用于承受较大水平荷载　如高烈度地震区的桥梁基础。因受施工机具能力限制，目　重，而桩基也不因为浸水失去承载力，确保了建筑物的安全使用。　的桩，２．３在湿陷性黄土中桩型的选择　前还不能建造大直径的桩基。３）钻孔打入桩基础。钻孔打入桩　根据桩基础在湿陷性黄土地区的应用经验资料分析，各类桩　适用于粘性土、砂土类地基，不适用于岩层及含漂石、块石的地　基。这种沉桩方法对地基的热扰动最小，承载力高，回冻速度时　基础的适用范围总结如下：　１）锤击预制桩。该桩的特点是，不受气候条件限制，可随时　问介于钻孔插入桩和钻孔灌注桩之间。但施工设备较复杂，同时　很可能会出现沉桩困难的问题。　施工，工艺简单，承载力大。采用该技术的工程在工期、投资、承　在非粘性土、砂土类地基施工时，载力方面都达到了预期的效果。２）人工挖孔灌注桩。该桩型具　４有承载力大，施工简单，没有大的噪声和振动，造价低，可穿过各　结语　通过对在溶洞、湿陷性黄土、冻土三种特殊地质情况下桩基　种土层将桩端置于要求的持力层且便于检查等优点。３）向扩孔　的应用和发展进行总结，使我们更多的认识到桩基的重要性。通　桩方向发展。以普通直径钻孔扩底灌注桩的静载试验结果显示，与　过对这三种地质情况的总结，使我们可以更多的认识到桩基在实　相同桩身直径的桩相比，前者极限荷载为后者的１．７倍～４．０倍，　际工程中给我们带来的许多益处。　扩底桩与普通桩相比具有承载力高，桩径小，承台面积小等显著　参考文献：　优点，在国内外得到广泛应用。扩孔的成型工艺除钻扩外还有夯　［１］　张润花．灰岩地区桥梁桩基础施工技术［Ｊ］．科技情报开发　扩、压扩、注扩、挤扩等多种类型。４）钻孔灌注桩。其特点有：承　与经济，２０１０，２０（１２）：２２—２３．　载力较大，设备简单，受地形条件约束小，桩径范围大（０．５　ｍ一　［２］　范士强．浅析溶洞地区桩基础施工［Ｊ］．广东建材，２００９（５）：　２．０　Ｈｉ），可人土较深，能解决因建筑物所需承载力大而布桩较密　９５—９６．　的问题。该桩型已被大量使用在桥梁，建筑中，适用于多种土质，　［３］　王建新．岩溶地区桩基础的钻孔施工［Ｊ］．辽宁交通科技，　无振动、无挤土、噪声小，适宜于在城市建筑物密集地区使用等。　２００４（９）：５１—５２．　能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条　［４］　黄成造，钟鸣．溶洞地区钻孔灌注桩施工方法探讨［Ｊ］．广　件和不同规模建筑物等优点，在桥梁、房屋、水工建筑物等工程中　东公路交通，２０００（６６）：８－９．　得到广泛应用，已成为一种重要的桩型。５）振动沉管灌注桩。具　［５］　方成．穿越复杂溶洞地质的钻孔灌注桩施工方法［Ｊ］．国　有施工方便，施工周期短，工艺简单等优点。振动沉管灌注桩可　外建材科技，２００８，２９（３）：４４—４５．　以穿越湿陷性黄土、粘性土、粉土、淤泥及人工杂填土等各种土　［６］　王斌．桩基础在湿陷性黄土的应用和发展［Ｊ］．甘肃科技，　层，但是不宜用于受力层上的黄土层中夹杂有橡皮土、密实砂土、　２００８，２４（８）：１５—１６．　碎石土的地区。因其施工工艺有隐蔽性，施工质量不易控制，极　［７］　马维珍．桩基础在湿陷性黄土地基处理中的应用［Ｊ］．甘肃　易造成缩颈、夹泥、倾斜等。当地基中存在承压水，或有厚度较　水利水电技术，２００８，４４（３）：２６—２７．　大、含水量和灵敏度高的软土层时更应谨慎使用。　［８］　岑成贤，贾艳敏．多年冻土的桩基础设计简述［Ｊ］．低温建筑　技术，２００４（５）：３３—３４．　３冻土地区　３．１　冻土特点　冻土的形成是土中水在严冬结成冰时，土体将发生体积膨　［９］　曹玉新，魏庆朝．青藏铁路多年冻土地区桩基础设计研究　［Ｊ］．铁道工程学报，２００４（２）：５９－６０．　Ｓｅｖｅｒａｌ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＣＨＥＮ　Ｘｕ　ＬＩ　Ｊｉａ—ｗｅｌｌ　ＰＡＮ　Ｚｈｉ－ｘｉｌａｌｌ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｔ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｌｉｋｅ　ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｌｉｍｅ—ｒｏｃｋ，　ｃｏｌｌａｐｓｅｄ　ｌｏｅｓｓ　ａｎｄ　ｆｒｏｚｅｎ　ｓｏｉｌ　ａｒｅａ，ｓｏｍｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｐｒｏｐｏｓａｌｓ　ａｒｅ　ｒａｉｓｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｌｓｏ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｃａｖｅ，ｌｏｅｓｓ　ａｎｄ　ｆｒｏｚｅｎ　ｓｏｉｌ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｒｆ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｉｌｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ，ｃａｖｅ，ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ，ｔｈｅ　ｌｏｅｓｓ，ｆｒｏｚｅｎ　ｓｏｉｌ