巖土工程勘察與樁基礎(chǔ)的選擇

姚金濤 蚌埠市勘測設(shè)計研究院

巖土工程勘察中，樁基選擇十分重要，實際施工中，因場地不同，故而會影響最優(yōu)型選擇。施工前期，應(yīng)做好巖土工程勘察，認(rèn)真分析勘察報告，結(jié)合不同場地與巖層環(huán)境合理選用樁基類型，如此即可有效節(jié)約施工期限與施工成本。

一、確定土基持力層的主要因素

（一）樁承載力

就支撐樁來說，其多要將樁尖插過風(fēng)化層，然后進(jìn)到新鮮巖層中。一般情況，該結(jié)構(gòu)都由形式、材料、沉樁設(shè)備等方面情況決定表面風(fēng)化層深度。該過程可以借助試樁法確定。工程沉樁期間，多從后貫入度進(jìn)行控制，通常情況下，將深度控制在2cm內(nèi)。就摩擦樁而言，樁基持力層需要選用低壓縮性土層，然后與樁尖承載力理論值與樁基范圍土層摩擦力相結(jié)合，預(yù)估單樁承載力，最終借助試樁對其進(jìn)行合理驗證。

（二）樁基預(yù)估變形

樁基持力層確定期間，應(yīng)保證單樁承載力符合要求，同時還應(yīng)滿足群樁基礎(chǔ)沉降要求，一般情況下，多由深土層壓縮性控制樁基變形程度。因傳統(tǒng)成樁設(shè)備較為滯后，故而使得沉樁與樁長難以穿過硬土層，且僅可以在軟土層中操作，但仍有一些厚高壓縮性軟土層出現(xiàn)在樁端壓縮層內(nèi)，這會明顯增加樁基變形，難以符合實際規(guī)定。因此，有必要和地基變形要求相結(jié)合，確定最佳樁基持力層。此外，待確定完樁基持力層后，還應(yīng)結(jié)合樁尖進(jìn)到土層深度。實踐數(shù)據(jù)顯示，樁基變形情況，經(jīng)常受到土層進(jìn)入深度影響，如果持力層較厚，進(jìn)入深度則較多，相反，下臥層當(dāng)中存在軟土層，進(jìn)到持力層內(nèi)的越多，則會導(dǎo)致樁基結(jié)構(gòu)變形。

（三）沉樁機(jī)械設(shè)備條件

確定樁尖持力層期間，應(yīng)與實際情況相結(jié)合。與此同時，既要結(jié)合沉樁機(jī)械情況，還應(yīng)認(rèn)真選用沉樁技術(shù)。在分析完上面幾項因素后，可大體上確定樁基持力層，便于借助試樁操作合理驗證。如果情況與實際需求相符，此時可以全面分析類型持力層與進(jìn)入持力層深度，便于選用最佳持力層。

二、不同地質(zhì)下的樁基種類選擇

（一）軟土基樁基礎(chǔ)選擇

通常來講，軟土地基很容易變形，承載力相對較差，土質(zhì)不均，且土質(zhì)多為抗剪力弱與很多淤泥質(zhì)土構(gòu)成。再者，軟土工程不利于應(yīng)用，且具備孔隙比大、強(qiáng)度小、壓縮性大，流變性與觸變性等特點，一般情況下，受到外加荷載力的作用軟土地基常常會排出孔隙內(nèi)部水分，進(jìn)而使得孔隙比不斷下降，從而導(dǎo)致軟土地基固結(jié)變形。再者，土體超靜孔隙水壓力逐漸擴(kuò)散，土地應(yīng)力不斷增加，故而使得沉降速度不斷提升。通常來講，軟土地基淺基礎(chǔ)難以符合穩(wěn)定需求，因此需要借助樁基礎(chǔ)來加固。樁基礎(chǔ)因具備較強(qiáng)的承載力與抵御荷載特點，故而被大量應(yīng)用在軟土地基當(dāng)中，加上其可以將荷載均勻傳到不同支撐當(dāng)中。對比其他基礎(chǔ)而言，樁基礎(chǔ)施工更快、承載力更高、投資低、施工效果很好。樁基類型選擇期間，應(yīng)結(jié)合荷載力情況、樁基應(yīng)用要求與操作環(huán)境等方面情況確定。若在軟土地基當(dāng)中操作，需要合理選擇樁基礎(chǔ)，同時有效縮減鋼筋籠直徑。

（二）風(fēng)化巖樁基礎(chǔ)選擇

風(fēng)化巖主要為在長期的太陽輻射、生物和水等作用下，地表土層巖石破碎、疏松等現(xiàn)象。一般這一過程也叫作風(fēng)化作用。地表巖石在原地發(fā)生機(jī)械破碎，但沒有產(chǎn)生新的事物，再者，化學(xué)成分沒有發(fā)生變化，這一過程即物理風(fēng)化。例如，礦物巖石冰劈、熱脹冷縮、鹽分結(jié)晶等都會引起巖石破碎，慢慢碎裂。在二氧化碳、氧氣及水分等作用下，巖石礦物與化學(xué)成分出現(xiàn)明顯改變，同時還會產(chǎn)生新的礦物，這一現(xiàn)狀即化學(xué)風(fēng)化作用。通常來講，很多巖石都會產(chǎn)生風(fēng)化，但并不是所有巖石都會按照同樣的路徑與速率變化，在長期情況下，觀察不同環(huán)境下巖石風(fēng)化情況，其次，巖石風(fēng)化過程主要受到自身特點、地形、氣候等方面影響。由于巖石種類不同，結(jié)構(gòu)構(gòu)造與礦物組成也不一樣，礦物類型不一樣，其自身溶劑性也不一樣。一般情況，孔隙分布與礦物力度等都會對巖石表面積和易碎程度產(chǎn)生影響。因此，針對風(fēng)化巖地質(zhì)而言，選擇樁基種類期間，應(yīng)與實際情況相結(jié)合。例如，針對地表風(fēng)化硬巖石層可以選用鉆孔擴(kuò)底樁、爆破成孔樁等樁基礎(chǔ)。這幾種樁基礎(chǔ)都是使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，這里爆破成孔樁需要在成孔處買房炸藥，待巖石被炸碎之后再挖孔；長螺旋鉆孔灌注樁一般在特定位置旋鉆成孔；鉆孔擴(kuò)底樁將下鉆鉆頭到設(shè)計深度，待鉆頭張開之后，逆向朝上旋轉(zhuǎn)。

三、樁基礎(chǔ)選擇參考因素

（一）地下水與地表水

地下水流向和地形傾斜方向大體相同的，地下水總徑流由西北朝東南方向運行。地下水主要是第四系松散土層孔隙水與巖溶裂隙水。樁基施工期間將微風(fēng)化灰?guī)r當(dāng)作基礎(chǔ)持力層，因該層系富水性很差，水動力十分普通，孔隙水對樁端摩阻力與側(cè)摩阻力產(chǎn)生的影響很小。此外，場地基底巖石多是溶洞灰?guī)r，溶洞裂隙水十分復(fù)雜，對工程建設(shè)有很大影響，故而施工期間會對樁基礎(chǔ)施工產(chǎn)生不利影響。

（二）特殊巖土

場地巖土特殊，且多為坡殘積土與素填土。建廠地多包含素填土，沒有進(jìn)行自重固結(jié)，故而會對樁基產(chǎn)生一定負(fù)摩阻力。因軟土層會消除樁端側(cè)摩擦力，降低豎向承載力，故而會導(dǎo)致建筑出現(xiàn)不均勻沉降。因此，應(yīng)加大承臺剛度，減少荷載，提升上端結(jié)構(gòu)均勻性與剛度。

（三）巖溶場地

沖孔灌注樁施工期間，因施工震動與巖溶地下水產(chǎn)生的影響，很容易導(dǎo)致孔口塌陷。因此，樁基施工期間，需要減少震動產(chǎn)生，若碰到軟土與溶洞，可以使用鋼護(hù)筒護(hù)做好護(hù)壁處理。設(shè)計期間，采取沖孔灌注樁施工期間，需要提前對工程進(jìn)行勘察，保證一樁一孔，深入了解溶洞發(fā)育現(xiàn)狀，待沖孔穿過巖層分界面期間，需要在沖孔操作期間對樁錘沖程進(jìn)行合理調(diào)整，防止卡錘情況出現(xiàn)，若溶洞頂板很薄，需要對樁錘沖程進(jìn)行合理調(diào)整，防止穿擊情況產(chǎn)生。

四、結(jié)語

綜上，巖土工程勘察設(shè)計期間，需要確定土基持力層因素，充分掌握操作位點不同土質(zhì)構(gòu)成，然后結(jié)合本地特點，認(rèn)真選用樁基礎(chǔ)成孔法，保證樁基礎(chǔ)工作有序開展，同時保證工程施工安全開展。