以强风化花岗岩为桩端持力层的预制桩设计桩长控制.doc

1、1以强风化花岗岩为桩端持力层的预制桩设计桩长控制摘要：强风化花岗岩节理丰富，裂隙极发育，且岩层顶板起伏变化很大，难以准确估算设计桩长，往往造成工程投资极大浪费。本文结合某 1200 万吨/年炼油项目，运用“事前、事中、事后”的项目管理思想，从勘察、试桩、设计、沉桩、检测各个环节系统地提出了控制方法，提高设计桩长估算准确度。 关键词：强风化花岗岩预制桩设计桩长控制 中图分类号： TU473.1 文献标识码： A 文章编号： 1. 前言 预制桩是在工厂或施工现场制成的各种材料、各种形式的桩（如木桩、混凝土方桩、预应力混凝土管桩、钢桩等） ，用沉桩设备将桩打入、压入或振入土中。本文特指混凝土方桩和预

2、应力混凝土管桩。 预制桩具有制作便利，生产效率高，质量容易控制；桩身混凝土密度大，抗腐蚀性能强；现场施工文明程度高；工序简单，施工工效高等优点，尤其对于工期比较紧的工程，因预制桩可以提前生产，能够有效缩短工期，因此被广泛应用。 但是，在花岗岩地区，地质条件极其复杂，强风化持力层顶板岩面起伏变化很大，设计阶段难以准确估算预制桩的设计桩长，常常出现设计桩长与实际桩长差异较大的现象，导致剩桩过多或超送桩问题，既增加施工难度，又造成工程投资的极大浪费。 2为了实现设计桩长与实际桩长的差异最小化，本文结合某 1200 万吨/年炼油项目，运用“事前、事中、事后”的项目管理思想，阐述如何从勘察、试桩、设计、

3、沉桩、检测各个环节系统地控制设计桩长。 2. 项目概况 某 1200 万吨/年炼油项目，位于华南沿海地震带内北北东北东向长乐诏安断裂带展布范围内，风化以球状风化为主，极不均匀，存在强风化夹层；原岩节理丰富，地下水沿节理活动，在节理交错或出现断裂的地方，往往形成若干小型沟谷或凹槽；节理密集区，沿节理进行主要的风化作用，可深入岩体内部，形成很厚、很陡的强烈风化带；同时因岩浆作用，在裂隙中往往充填有辉绿岩或石英等其它岩脉，个别区域存在孤石。 由于工期较紧，且地下水腐蚀，某 1200 万吨/年炼油项目的桩型选用预制方桩和预应力管桩，并且为满足桩基设计需要，分别进行了初步勘察、详细勘察和桩基施工试验（简

4、称试桩） ，以强风化岩层作为桩端持力层。 3. 事前控制 3.1 确定科学的详细勘察技术要求 勘察数据的质量对设计桩长的估算起着至关重要的作用，而详细勘察技术要求又决定了勘察数据的质量，因此必须根据工程特点和地质条件科学确定详细勘察技术要求。首先，要根据工程的单元平面图确定勘探点布置，需打桩的建、构筑物基础位置多布置勘探点，使详细勘察更具有针对性，不应均匀布置勘探点。其次，合理确定勘察钻孔的深度。3在初步勘察时发现某 1200 万吨/年炼油项目场地局部存在强风化夹层，容易导致强风化顶板面的误判，所以在详细勘察时适当加深了勘察钻孔深度，一般性孔进入中风化，控制性孔进入到微风化。再者，要求全风化、

5、强风化层每 2 米做一个标准贯入试验，并要求当强风化持力层的基岩坡度大于 10%时适当加密勘探孔，以更好地摸清地质条件。 3.2 加强详细勘察作业过程控制 详细勘察数据通过勘察作业获取，而勘察作业人员的技术水平、经验良莠不齐，如果管理不到位，将影响详细勘察数据的准确度，进而影响设计桩长。某 1200 万吨/年炼油项目通过合同约定勘察单位派驻现场足够的技术人员数量，并对技术人员进行面试，提高了勘察单位自身的管理水平。同时，委托勘察工程监理，对勘察作业进行全过程旁站监理，对每个勘探孔的土层判定、试样留置和标贯击数记录等内容进行检查确认，确保勘察作业的质量。特别是对于作为桩端持力层的强风化岩面，需要

6、勘察单位技术人员与勘察监理根据标贯击数、岩样和工程经验现场判定。 3.3 通过工程试桩确定沉桩参数 工程试桩在桩基设计和施工过程中占重要地位，在没有预制桩沉桩经验的地区，特别需要通过试桩获取检测、实验结果和施工参数，为设计提供安全可靠、经济合理的依据，并指导现场大面积桩基施工。 某 1200 万吨/年炼油项目根据初步勘察资料，在项目场地内选择了有代表性地质条件的六个区域进行工程试桩。 工程试桩前进行了钻孔勘察，对于抗压静载试验桩和抗拔静载试验4桩，每根桩做一处钻孔勘探，孔深进入中风化且不少于桩端持力层 4 米，并绘制出钻孔土层柱状图，以确定桩端进入持力层的深度及复核基桩承载力。 工程试桩完成后

7、，为设计、施工提供的数据包括沉桩施工设备型号、施工记录、最后贯入度、锤击油门、锤击落距、桩端入岩深度、桩侧阻力特征值、桩端阻力特征值和单桩竖向承载力、抗拔承载力、水平承载力等。 4. 事中控制 4.1 桩长设计时考虑不同土层分布情况 端承桩采用锤击法施工时，以贯入度控制为主，以桩端标高作为参考。贯入度是沉桩设备落锤的冲击力和桩侧阻力、桩端阻力共同作用的结果，而桩侧阻力、桩端阻力与土层分布有关。换而言之，在落锤冲击力、贯入度相同的情况下，不同的土层分布，桩端进入强风化持力层的深度也不同。所以桩基设计时应仔细研究详细勘察土层柱状图中的土层分布，根据不同土层的桩侧阻力和桩端阻力计算出桩端进入持力层的

8、深度，相比直接采用试桩报告中关于桩端进入持力层的建议值估算设计桩长将更加准确。 例如：某 1200 万吨/年炼油项目场地的全风化花岗岩桩侧阻力标准值为 100kpa，桩端阻力标准值为 6000kpa；强风化花岗岩桩侧阻力标准值为 140kpa，桩端阻力标准值为 8600kpa，桩型选用 450mm 的预制方桩。根据以上数据计算，层厚 4m 的全风化层提供的桩侧阻力和桩端阻力5之和等于强风化层的端阻力，即当某柱状图比试桩的代表性柱状图的全风化层厚 4m 以上时，桩端未进入强风化层，贯入度也能够达到设计要求，所以如果未根据土层分布进行沉桩阻力计算将导致不必要的剩余桩长。反之，如某柱状图比试桩的代表

9、性柱状图的全风化层薄，则桩尖进入强风化层的深度将比试桩报告建议值更大，将导致超送桩问题。 4.2 桩长设计时考虑桩端持力层的标贯击数 标贯击数是 63.5kG 的重锤自 76cm 高度自由落体锤击地基，每打入土层 30cm 的锤击数，用以评价该处地基土的性质和承载力。根据岩土工程勘察规范 （GB50021-2001） ，对于花岗岩类岩石，标贯击数 N50为强风化，标贯击数 50?N30 为全风化。 这是人为划分的风化带，实际上风化带是逐渐过渡的，没有明确的界线，换而言之，地基土的性质不会在全风化与强风化的界面处发生突变。因此试桩报告中关于桩端进入强风化持力层的建议深度仅是参考值，不是严谨的设计

10、依据。桩基设计时，不应简单地采用勘察报告中的强风化岩面埋深试桩建议入岩深度作为设计桩长，否则将可能导致实际桩长出现较大的偏差。设计人员应仔细分析柱状图中全风化和强风化不同埋深位置的标贯击数，根据标贯击数和层厚综合确定设计桩长。 例如：某全风化层的标贯击数 50?N40，且厚达数米，则桩端极有可能无法穿过全风化层进入强风化，因为该全风化层的工程性质已经非常接近强风化，且层厚较大。又例如：某强风化层面的标贯击数?100 击，远超过 50 击，则桩端也难以进入强风化层。 5. 事后控制 65.1 严格按照试桩报告有关参数施工 试桩报告是桩基设计的主要依据之一，在桩长设计时综合考虑了有关试桩报告提供的施工参数。如果打桩单位不按照试桩施工参数进行沉桩，则实际桩长将与设计桩长出现偏差，甚至导致地基承载力不能满足设计要求，造成质量事故。