强风化岩钻冲孔桩基设计参数的确定

强风化岩钻冲孔桩基设计参数的确定_深圳地质工程三十

全、强风化岩钻冲孔桩基设计参数的确定

邓文龙，刘小敏

（深圳市勘察研究院有限公司，深圳518026）

摘　要:本文通过几个工程基桩静载试验，综合确定全、强风化岩钻冲孔桩基设计参数（桩侧阻力特征值、桩端阻力特征值），可供设计参考。

关键词:全风化岩；强风化岩；钻冲孔桩；桩侧阻力特征值；桩端阻力特征值

The Confirmation of Fully、Highly Weathered Rock Drilling Wash Bore Pile Foundation Design Parameters

Deng Wenlong，Liu Xiaomin

（Shenzhen Investigation ＆Research Institute Co.，Ltd518026）

Abstract:In this paper，several engineering foundation pile static load test are integrated to determine the fully and highly weathered rock drilling wash bore pile foundation design parameters（Characteristic Value of Pile Side Resistance，Characteristic Value of Pile Tip Resistance），for design reference.

Key words:fully weathered rock；highly weathered rock；drilling wash bore pile；characteristic value of pile side resistance；characteristic value of pile tip resistance

1　前言

深圳地区基岩埋藏比较浅，一般的高层建筑往往采用桩基，以中风化或微风化岩作桩基持力层，这样可确保桩有足够的承载力，无需进行沉降变形验算，设计简单，便于施工和确定持力层，节省工程造价。但在一些地段，如南山、福田、宝安区等，分布有较厚的全风化、强风化岩，有的厚10～50m，如若桩要穿越其至中风化、微风化岩之上，往往要增加巨大的工程造价。为此，如何利用全风化、强风化岩（特别是强风化岩）作为桩端持力层，深圳的岩土工程师花费了不少精力，作了大量的研究，得出了不少很有价值的研究成果。这些成果有些纳入《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》SJG 1—88和深圳市标准《地基基础勘察设计规范》SJG 1—2010中，对深圳地区的桩基设计施工起到指导作用，有许多成功的例子。但在早期的规范规程中，没划分出全风化岩类别，在一些已施工的项目中，发现提供的全风化岩，特别是强风化岩的桩基设计参数与实际有一定的差距，有的差距还比较大，不得不进行补桩处理。因此有必要对全风化、强风化岩的桩基设计参数进一步研究，提供更合理的建议值。本文根据几个工程实例的桩静载试验成果，总结全风化、强风化岩的桩基设计参数建议值，提出几个值得注意的问题。

2　几个项目的基桩静载试验成果

2.1　某场地钻孔桩扩底桩静载试验结果

某场地位于滨海堆积区，进行了三根钻孔扩底桩的静载试验。勘察报告提供的试桩场地的工程地质条件见表1，桩的施工情况见表2。

表1　试桩场地工程地质概况

表2　试验桩的成桩参数

静载试验结果见表3，选用40mm沉降量所对应的试验荷载为基桩极限承载力，S1、S2、S3的极限承载力分别为9 220kN、8 940kN、7 796kN，取安全系数2，则对应的基桩承载力特征值分别为4 610kN、4 470kN、3 898kN。从桩身埋设钢筋应力计和桩端埋设土压力计得到各桩的侧阻力和端阻力。总的看来，钻孔扩底桩的承载力主要由端阻力承担，各桩端阻力占总承载力的85%以上。典型桩的各土层侧阻力随桩顶荷载变化情况见表4。

表3　试桩静载试验结果汇总表

表4　S1试验桩各土层侧阻力随桩顶荷载变化数据表

将实测各土层的桩侧极限侧阻力和桩极限端阻力除以其面积和安全系数2，得各层土桩侧阻力特征值和桩端阻力特征值（表5）。从表中可见，钻孔扩底桩的桩侧阻力较低，特别是上部的素填土、淤泥质土可忽略不计。试验场地强风化中的桩端阻力上段和中段没多大差别，下段桩端阻力明显增大。

表5　实测各土层的桩侧阻力和桩端阻力特征值(kPa)

＊注:S3号桩砂质黏性土的摩阻力明显变小，可能受下部扩大头的影响。

2.2　深圳南山商业文化中心核心区景观工程钻冲孔桩静载试验

本场地位于滨海堆积区，地层分布情况与桩基（钻、冲孔桩）设计参数经验值见表6。

表6　试验桩位地层分布与桩基设计参数

3根试验桩设计要求及施工资料见表7。分析整理试验结果汇总见表8。

表7　试桩桩基设计及施工资料

表8　试验结果汇总

按表6提供的经验值计算，单桩竖向承载力与实测值相差太大，仅达实测值的32%～78%；而按本文表5的建议值桩侧阻力计算，1号桩的端阻力为1 596kN，单位面积的桩端阻力为1 412kPa；而2、3号桩，桩侧阻力已大于实测值（表9）。除了试验桩成桩时间较长（10天），其残积土（砾质粉质黏土）较厚，达20.7m和24.4m，地层软化和扰动后侧摩阻力大幅度降低直接导致桩承载力明显降低外，不排除有施工方面的因素。

表9　单桩竖向承载力计算结果

2.3　怡龙风景园静载试验

怡龙风景园场地进行了2根冲孔桩的静载试验。桩径900mm，持力层为强风化粉砂岩，设计单桩承载力6 100kN。场地岩土层情况见表10，桩成桩参数见表11，试验结果汇总见表12。

表10　场地工程地质概况

表11　受检桩成桩参数

表12　试验结果汇总表

按5-69号桩反算，上部土层的桩侧阻力平均值按20kPa计算，下部强风化粉砂岩按60kPa计算，桩侧阻力特征值为3 271kN，单桩端阻力特征值为900kN，除以桩端面积，强风化粉砂岩桩端阻力特征值为1 415kPa；按5-68号桩计算，桩侧阻力特征值为3 309kN；单桩端阻力特征值为3 524-3 309＝215kN，强风化粉砂岩桩端阻力特征值仅为338kPa。2根试桩的长径比分别为38～41，属于细长桩类型，其基桩承载力主要由桩侧阻力承担。本项目基桩侧阻力所占比例达78%～94%。

3　钻冲挖孔桩全风化、强风化岩桩基设计参数建议值

3.1　行业标准、广东省标准提供的参考值

深圳市标准《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》SJG 1—88中对强风化岩的钻冲挖孔桩，不考虑桩侧阻力，桩端阻力容许值按2 500～3 000kPa取值，当时未分出全风化层，因而未提全风化岩的建议值。现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008、《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ72—2004J366—2004（简称“高规”）和广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ-15-31—2003提供的桩基设计参数建议值见表13。

表13　行业和广东省标准提供的桩基设计参数建议值

注:1.《高层建筑岩土工程勘察规范》钻冲孔桩的参数未提，侧阻力按打入式桩乘以0.8取值（按8.3.13条应取70%～80%），端阻力按打入式桩乘以0.3计算；

2.《建筑桩基技术规范》JGJ 94—2008、《高层建筑岩土工程勘察规范》JGJ 72—2004J366—2004提供的是极限值，将其除2为特征值。

3.2　全风化、强风化岩桩基设计参数建议值

上述3个标准划分的全风化岩、强风化岩的标准不完全一致，“高规”划分的全风化岩按实测标准贯入试验击数N′＝40～70击划分，强风化岩的N′大于70击；而另外2本标准是按全风化N′＝30～50，强风化N′大于50击划分。3个标准提供的桩基设计参数建议值中“高规”的桩端阻力明显高于另外2个标准的值。《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》SJG 1—88划分强风化岩按修正标准贯入试验击数大于50击为标准，深圳市标准《地基基础勘察设计规范》SJG 1—2010划分全风化、强风化岩参照“高规”标准，并提出了相应的承载力建议值。

深圳地区全风化、强风化岩因其岩性不同，或处的地貌单元不同，其强度差别很大。全风化一般多呈土状，与上部残积土呈渐变过渡关系；强风化岩厚度变化大，部分地段可分上下两段，或上中下三段。上段多呈现土状，中段呈砂土状，下段呈碎块状。处于滨海堆积平原上的全风化、强风化岩由于受海水的浸泡作用，风化程度加剧，使其强度降低。综合上述几个场地的静载试验结果及建议值（表14）。从几个实例的静载试验结果可见，实测的钻冲孔桩全风化、强风化岩的桩侧阻力比现行规范建议值要小一些，特别是施工质量控制不到位或桩较长时，地下水长时间的浸泡和泥浆护壁，会较大地降低桩侧阻力；而桩端阻力可按规范建议值，但要注意施工工艺，要严格控制桩底沉碴，和长时期间浸泡，否则基桩承载力会大大降低。表中的建议值应根据场地岩土状态和施工经验选用，缺乏经验时应通过桩静载试验校核。

表14　钻冲孔桩基静载试验结果汇总及建议值表

4　结语

通过几个项目的基桩静载试验结果分析，可归纳以下几点意见:

（1）现行的行业标准和地方标准所建议的钻冲孔灌注的设计参数仍然偏高，需根据实际情况予以调整，钻冲孔桩的施工工艺控制对承载力的影响较大。

（2）对钻孔扩底桩，承载力主要由桩端阻力承担。当桩比较短时，可忽略不计桩侧阻力。

（3）对深圳地区全风化、强风化岩，其桩端阻力可适当提高，强风化岩视其岩性可分为上下或上中下亚层（段），强风化岩下段其端阻力可取较高值，但处于滨海带或风化深槽带，应取较低值。

（4）对存在深厚的残积土的桩，钻冲孔桩的成孔时间较长时，地下水和护孔泥浆会大大降低其侧阻力，应尽量减少成孔浸泡时间和注意洗孔清碴。

（5）本文提供的基桩设计参数建议值可供一般工程参考。

参考文献

［1］刘小敏，等.单桩静载试验研究［M］.无名丰碑——深圳市勘察研究院有限公司成立25周年.深圳:深圳报业集团出版社，2009.

［2］张欣海，等.深圳南山区某工程冲孔灌注桩静载试验分析［J］.广东土木与建筑，2006（增刊）.

［3］JGJ94—2008.行业标准建筑桩基技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［4］JGJ72—2004J366—2004.行业标准高层建筑岩土工程勘察规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2004.

［5］DBJ-15-31—2003.广东省标准建筑地基基础设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［6］龙岗质检站.怡龙风景园基桩静载检测报告.

［7］SJG 01—2010.深圳市标准地基基础勘察设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.