礦山樁基巖土工程勘察中控制性孔深度的確定

樊鵬斐

（中國有色金屬工業西安勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710054）

1 序言

近年來，隨著國家西部大開發戰略的實施，區域發展能源需求量不斷增加，進而推動了礦企的建設與發展。礦山基礎設施施工中的巖土工程勘察已日趨成為工程勘察單位的主要業務之一。目前，在大多數工程均以招標形式確定勘察單位，且在行業日益競爭激烈的情況下，勘察工作量的設計至關重要；設計過多必將提高勘察工程造價，這也就降低了中標的可能性；而過少則不能滿足設計要求。而勘察工作量的設計是由勘探點的數量和深度確定[1]。在目前各種規范日漸成熟的情況下，勘探點的間距和深度在規范中均已規定，但在進行勘察工作量設計時，由于設計意圖及地層巖土特性等情況不明，勘探深度往往不易把握，尤其礦山樁基施工中的勘探深度。因此，對如何準確的確定礦山樁基巖土勘察深度進行研究是十分必要的。

2 研究依據

2.1 研究前提

研究區位于陜西關中盆地的渭河二、三級階地及黃土丘陵塬邊地帶上，其地層主要為第四紀沖積和洪積的黃土，局部為沖積的砂卵石層[2]。

2.2 行業規范

現行如下規范標準中的強制條文是勘察工作量設計所必須遵循的原則：

（1）工程項目地基基礎設計規范（GB50007-2011）第3.0.2.（2）條：設計等級為甲級、乙級的施工項目均應按地基變形設計。

（2）巖土工程勘察規范（GB50021-2001）第4.1.18.（2）條：對需作變形計算的樁基，控制性勘探孔的深度應超過地基變形計算深度；礦山樁基勘探孔應達到基底0.5～1.0倍的基礎寬度，并深入穩定分布的地層。

（3）礦山工程項目巖土工程勘察規程（JGJ72-2004）第4.1.4（1）條 ：控制性勘探孔深度應超過地基變形的計算深度。

（4）礦山樁基技術規范（JGJ94-2008）第3.2.2 2 1）條：控制性孔應穿透平面以下壓縮層厚度。

（5）濕陷性黃土地區工程項目施工規范（GB50025-2004）第5.7.2條：在濕陷性黃土場地采用樁基礎，樁端必須穿透濕陷性黃土層。

圖1 礦山樁基開挖結構圖

2.3 合理假定

（1）對巖土工程勘察階段，不能取得基底壓力值時，可按礦山開采區地層情況進行估算。每層荷載按17～20kPa取值。

（2）對只給出井下巷道的深度，可按3.5m、8.0m、12.0m的深度考慮。

（3）對設計未給出基礎尺寸時，基礎寬度b可按施工平面圖劃定的樁基寬度考慮，不規則形狀等代為方形，取其邊長。

圖2 巖土工程勘察工作流程圖

3 計算方法

3.1 方法選取

3.1.1 理論公式

據規范（JGJ72-2004）4.2.4條第2款規定：

進而得下式。

式（1）（2）和（3）中D為控制性鉆孔深度；dz為基礎埋深；l為預估樁基的有效樁長，對可能有多種樁長方案時取最長樁；z為地基受壓縮層厚度；γ為地基土的加權重度，據周邊場地及地區經驗確定。

3.1.2 經驗法

據規范（JGJ72-2004）4.2.4條第2款規定：

式中D為控制性鉆孔深度；dz為基礎埋深；l為預估樁基的有效樁長，對可能有多種樁長方案時取最長樁；b為基礎寬度。

3.2 預估樁基的有效樁長

3.2.1 預估單樁荷載Qk

樁基布樁形式一般分正方形和梅花形（正三角形）兩種。正方形和梅花形布樁的單樁負荷面積可按下式估算：

式（5）中Sa為樁間距（m），鉆孔灌注樁樁間距aS可按3倍樁徑考慮，預制樁樁間距Sa可按3.5倍樁徑考慮。

在已知基底平均荷載（kPa）的情況下可得單樁荷載（kN）。

3.2.2 估算單樁承載力Ra

據單樁荷載和鄰近場地的地層條件假設樁長，估算有效樁長范圍內平均樁側摩阻力及端阻力，進一步估算單樁承載力Ra，并滿足Ra＞Qk。當小樁和短樁能滿足上部荷載要求時，優先選用小樁和短樁；但當分布穩定且強度較高的樁端持力層埋藏較深時則可按長樁考慮[4]。注意，在研究區一般應控制樁的長徑比[5]。

4 工程實例

工程施工擬采用框架剪力墻結構，樁筏基礎，基礎埋深17.0m，基底荷載580kPa；據附近場地資料，地下0m～17.0m主要為第四紀風積黃土層，17.0m～70.0m主要為第四紀沖湖積分質粘土層，局部夾1.0m～3.0m細砂；地區穩定地下水位為6.0m～7.0m。試確定勘探孔深度[6]。

4.1 預估樁基的有效樁長

據附近場地資料及地區經驗，樁端持力層為粉質粘土層，粉質粘土的極限側阻力標準值qsik取75.0kPa， 粉質粘土的極限端阻力標準值取1200kPa。

則設計單樁荷載見表1。

表1 設計單樁荷載計算表

在滿足設計單樁荷載要求下不同樁徑對應樁長見表2。

表2 設計單樁荷載計算表

表3 設計單樁荷載計算表

綜上所述,預估樁基的有效樁長按22.0m考慮。

4.2 勘探孔深度的確定

4.2.1 理論計算

據地區經驗，地基土的天然重度γ天然取16.5kN/m3，飽和重度γ飽和取18.0kN/m3；筏板基礎按C30混凝土考慮，取25kN/m3。則理論計算控制性勘探孔深度見表4。

表4 設計單樁荷載計算表

4.2.2 經驗估算

控制性勘探孔深度：

4.3 對比

綜上所述，兩種方法得到的控制性勘探孔深度差別不大，均能滿足規范的要求。

但是，理論計算能準確進行的前提是必須有礦山工程施工項目區場地的巖土勘察資料，并進行相應的推算。而經驗估算法則只需知道項目中樁基的平面尺寸即可，這在設計提供的礦山樁基平面布置圖中均有標注。在這日趨激烈的市場競爭中，現場談判并報價的情況下，不能及時搜集場地資料或場地附近就沒有巖土勘察資料時，兩種方法法的優劣是顯而易見的。

5 結語

本文通過對礦山樁基巖土勘察中控制性勘探孔深度計算方法理論介紹，并結合某一地區的礦山工程實例分析，認為經驗估算法在礦山樁基巖土勘察工作中具有良好的應用效果。