PAGE659第5期 付文光，等.持力層為基巖的LC樁復合地基技術探討持力層為基巖的LC樁復合地基技術探討DiscussionontechniqueoftheLCpilecompositefoundationwithbedrockbearingstratumPAGE100引言深圳某建設場地地質斷面見圖1，有幾個特點：圖1某工程典型地質斷面Fig.1Atypicalgeologicalsectionofaprojectsite（1）微風化灰巖埋深較淺，距地表約為7~9m（全場地內為5~15m）；（2）全風化、強風化及中風化層缺失；（3）基巖上覆土層較軟弱，地層自上而下分別為回填土、沖洪積粉質粘土、沖洪積細砂、溶槽堆積粘土，地表局部有淤泥出露；（4）地下水位高，水量豐富；（5）巖溶現象發育，基巖內溶洞及溶槽較多。這種上軟下硬、基巖（本文指中風化及微風化巖石）埋深較淺、上覆土層較薄的地質狀況在深圳市龍崗地區普遍存在，實際上，在全國也是常見現象。這種地質條件，建筑物采用低強度混凝土樁復合地基是否適宜？答案是肯定的。如果采用樁基，唯一可用的樁型即沖孔灌注樁。但是，這種地質條件下沖孔樁存在著幾個缺點：①由于溶洞發育，每條樁下都需要超前鉆以探明有無溶洞；②有溶洞時護壁泥漿會大量滲漏，施工非常困難，混凝土大量超灌且容易造成樁身混凝土質量缺陷；③容易卡鉆、掉鉆頭；④工程造價高，工期較長，對于多層及小高層等承載力要求不高的建筑物而言工程造價過高。這種情況下，復合地基是適宜的選擇。近些年發展起來的剛性樁復合地基因承載力高、工后沉降小、工程造價較低、質量可靠等優點，得到了較多應用。復合地基中常用的剛性樁形式有低強度混凝土樁（Leanconcrete樁，簡稱LC樁）、預應力管樁、預制方樁、鋼筋混凝土樁等，其中LC樁包括素混凝土樁、CFG樁、廢渣混凝土樁、礦渣混凝土樁等幾種形式。受材料所限，深圳地區幾乎只使用素混凝土樁，LC樁在深圳地區狹義上僅指這一種樁型。由于LC樁具有工程造價低、工期快、施工難度小等優點，在承載力要求不高時比樁基更具優勢，成為了深圳地區近十來年多層及小高層建筑在這種地質條件下的首選基礎形式，樁基只有在高層建筑不得已時才使用。1LC樁復合地基的技術可行性盡管已有不少成功案例[1]，但質疑LC樁復合地基在這種地質條件下可行性的聲音一直存在。承臺下樁土共同受力后，LC樁向上刺入褥墊層及向下刺入下臥層與土體間產生相對位移，這是樁土能夠共同承擔荷載形成復合地基的條件之一[2]。如果不能夠刺入，則樁受力后沉降較小，樁所受荷載向土中轉移量小，樁間土承載力發揮少，樁土受力性狀類似于樁基，很難形成復合地基。因此，復合地基相關技術標準大都規定剛性樁復合地基中的樁應為摩擦樁，使地基有一定的沉降量，以保證樁與樁間土共同發揮承載作用。有質疑者認為：樁端為基巖時，樁不能向下刺入，只能向上刺入，形成復合地基的條件不充分，土對樁產生負摩阻力后增大了樁的荷載，導致樁土實際承載能力降低。撇開力的傳遞機理，筆者想從施工工藝及成樁效果的角度來討論這一問題。LC樁成孔工藝大體可分為排土及擠土兩大類，常見的排土類包括長螺旋或短螺旋鉆成孔、人工或機械洛陽鏟成孔、回轉鉆泥漿護壁鉆成孔等幾種，其中以長螺旋鉆孔最為常用；擠土類包括振動沉管、錘擊沉管等幾種，振動沉管樁使用較多。不管哪種工藝，受機械設備入巖施工能力限制，鉆頭或樁尖（以下合稱鉆頭）與基巖全斷面良好結合的概率都很低，之間會夾著一層被擾動過的土，本文稱之為樁尖夾土（并非排土樁樁底沉渣），如圖2所示。為利于排土進尺，樁機鉆頭一般呈均蘿卜形，理想狀態下，尖頂部位率先與基巖接觸，接觸后即停止進尺，達到終孔條件。此時鉆頭除尖端局部外大部分與基巖并無接觸（由于基巖表面起伏不平，有時并非是鉆頭尖頂部位與基巖率先接觸）。實際上，進尺過程中樁尖下土顆粒被不斷擠壓，向更深處及四周位移，同時土體本身亦被壓密；接近基巖時土顆粒無法再向下位移，土體壓密程度進一步提高。樁尖夾土強度提高到一定程度后，阻礙了樁尖的進尺，從而隔斷了樁尖與基巖的良好接觸。這已經被多個工程的LC樁抽芯檢驗及低應變檢測結果所證實。這就是上述幾種工藝不能作為樁基工程嵌巖樁施工工藝的原因。消圖同2損鉆頭泰（樁尖臭）與基合巖持力悶層的關側系期Fig患.宣2伍Re晚lat疏ion鉛of躍th釀ep敗ile臭to蠟ea會nd著the泛be紅dr加ock鄭暗bea顏rin仁gs敲tra般tum葬樁尖夾貍土的厚套度不一循，即使披同一種探施工工宗藝相差靠也會較辱大，一哭般幾厘碰米至二虹、三十削厘米，憂與多種產因素有攻關，如橫機械入遵巖能力揉、成孔披工藝、陳樁間土擦的力學集性狀、歌基巖上召覆土的顛強度、茅樁長、鵲技術人椒員對持伍力層的殖判斷、獄終孔標頑準、終饒孔清土傳工藝（蔑排土樁遼）、施繁工作業碎人員的袋責任心門等。與樹原狀土敗相比，個當采用便擠土工顆藝時，憶樁尖夾賤土的強炮度一般抱提高較形多（經率驗判斷丙應能達序到強風炎化巖以瘦上的強誤度），睜采用排毯土工藝迅時不一淺定，基駕本不變該、有所暴提高或秤有所降幟低的情育況都有送。手樁尖夾滿土的存熊在提供掠了條件偉，使樁徑受力后許能夠產恥生向下銳的刺入號位移，則故前述懇地質條覺件下剛欠性樁復鞋合地基繞技術上梨是可行腰的。丘2幣單樁承碑載力的康設計方意法成樁尖夾勉土的存通在是不滔爭的事習實，但走會令人秩產生困性惑：設弄計時，汗還能夠拉假定基究巖為持閱力層嗎益？樁端擋承載力脾應按基匪巖選取污還是按閱土？貴只能按瓶基巖。退在保證弓施工質悟量的前允提下，牛樁尖夾淺土即使貝強度沒丟有大幅櫻度提高皺，因厚辛度很薄囑，并不話會在樁利端荷載即作用下繁失穩，珠其壓縮識變形量沉也不大頌，對樁勉的承載壩力總體灘影響不銅大。這豐已經被易大量工期程實踐昆所證實視。在這海種地質夠條件下報，單樁投設計為列端承樁罪或摩擦夠端承樁丙、取基添巖承載旬力來計萬算樁端財承載力將、使樁毒端承載很力在總蒼承載力第中占較嘩大比例綢，這樣蔑的設計艙模式才嫂是合理撇的，才塑不會低桶估單樁森的承載始力，才淹不會低獵估賭L扶C沸樁復合沈地基的談承載力脅。史當然，莊也不能跪過高估笛算單樁般承載小力坊R暈a彎。現行梯技術標圾準螺中結R巡a那的估算閉方法通展常為：倚R回a樓＝袍u傻Σ斗q鎮sia拐l和i拐＋佛q虛pa甩A凳p伶做（徐1駕）凈u唇Σ端q上sia名l拔i阻為樁側姜摩阻力選，煙q俗pa富A蛾p不為樁端愈承載力竭。這種歉估算方獸法適用張于摩擦螞樁及端北承摩擦伐樁，當描用于估墻算持力矛層為基顛巖的剛刊性樁復亦合地基霸中的單隸樁承載昌力時，勒估算結局果過高鋤，導致維工程不處安全。映這與樁塵基工程嬌中的基甜樁情況咸不同，竟基樁入賭巖一般倚采用沖來孔、銑蜜孔或人秒工挖孔四工藝（脫裂隙發貢育的中僚風化巖鍬中有時校也采用哲鉆擴孔鋸工藝）傷，能保著證樁端瀉嵌入巖因層并與豬基巖結比合良好堪。復合低地基中初剛性樁谷做不到著、也無棋需與基委巖良好皮結合。民那么，踐這種地漁質條件愚下應如啞何估疑算啦R字a咸？筆者魄的經驗鹿是，在戒式舉1馳基礎上等對樁端波承載力糕進行經寬驗折減旅，如熔式抬2猾所示，疫使元R屋a赤總體在很合理（匪可按地糧區經驗刪）范圍北內。障R拘a賴＝絮u鏟Σ創q弓sia昂l寸i或＋做ξ組q名pa河A壽p三緒（仙2器）番但折減揉系疾數與ξ揉取多大寬，不同鍵省市、隔不同地旺質條件梨、不同假施工工畝藝、不難同設計添者等經都驗不同蒸，目前野尚無值筐得推廣因的成熟宰經驗，命尚需進店一步積蛙累資料呢。載3湊工程實零例田3.警1習工程概墊況洗在建深值圳嫩X越X矛學院捏暨追201場1獵年世界偵大學生粘夏季運峽動會運殼動員村閱位于深鍬圳勁市欲X禮X廢區新中慮心區，殺占地面劑積衣約脫9仍2煌萬齒m沙2洲，建筑窩面積販約墊58.亡8廳萬卵m全2導。校區巾分為東汪、南、銀北三大歉區，經干專家論炎證后，母東校區亞及南北羽校區內當的高層腐建筑物小采用沖紀孔樁基隙礎，南歌北校區拉內的多阻層建筑舍物采銹用棉L夾C握樁復合炒地基。燦采用復項合地基共的單體存建筑選共碗1探2知棟，除挨個別為疑條形基怨礎外，捉絕大多藝數為獨盤立基礎滾。復合墾地基設約計指標艘為：承礙載力特牌征局值準f欲spk案≥器220塘kP紐a盛，變形變模攝量外E略0莫≥紛20~珍25M愧P既a鉛。羊設計參污數如下矮：瓜C2倍0應素混凝表土灌注邁樁計食約乞520毯0絡余條，船樁板徑板420鋪~45蠅0m玩m柿，平均臣面積置卵換率荷為書3~5腳%擋。怨約但70妥%舍的樁（魯北校覆區奔10憲0伴％，南鎮校區忙約猛5雄0褲％）以閥基巖為候持力層母，典型肥地質斷姥面即為敗圖戲1裝所示（頑地質鉆手孔揭露員溶洞見駱洞率徐達遇2止0習％以上尖），樁側長稱5~1鋸0砍m幅，設計歉單樁承兵載力特韻征駱值各R綠a晝=52譽0k憑N斗，計算賤時樁端漫承載力禿折減系伙數災ξ盤取玻0.5臥~0.拌8籃。其余書以全風級化糜棱疼巖或殘偶積土為姨持力層跡，樁妖長策12~榆15絞m棚，飲R棒a蔥=37椒0k沸N出，臂ξ眼取逆1.賠0胸。樁頂吳設傻置辛250劉m責m枕厚石粉湖渣褥墊口層。溶熔洞采用刻注漿處優理。此圍方案工真程造價偷僅約為調原樁基小方案險的置40宏%旺。耳場地表縮層填土倘較厚且輕土中含帖有塊石亦，大部臣分區域烈已經過判強夯處繁理，強描夯設計隔指標為心地基承瑞載力特拉征泥值笑140暑kP瀉a錄。披L堡C爹樁施工誕選用了烘穿透能酷力較強獅的振動壩沉管及驕錘擊沉枝管工藝蝶。振動芽沉管樁仔主機功貢率較大饞，識為爽90~哀110朵k喉W瀉，終孔尤標準為頑激振電熄流達汗到捷200口A疼且持續庭上升達劑到跨1褲0到秒鐘，騰或樁機辨持續振飄動上抬旱達拔到避1派0糖秒鐘；恨錘擊樁射錘魂重舞3.2碎5煉T刊，落看距謝2.5銹m牲，終孔癥標準為婚最玩后雞1博0碌擊貫入族度不大狼于茫30m怎m禍。策成樁后潮按樁總盤數開1都0滅％進行碧了低應汽變檢測射，耕按蘿0.5排%蜓進行充了怒2m×英2叼m顏方板復丹合地基懂靜荷載襖試驗。曠由于對伏低應變器檢測結薯果認為沒的溪II的I備、螺I輛V悼類樁增綱加了試搭驗數量止，最終禾靜荷載朽試驗比陸例約為滋總樁數覺的籌0.執8遺%琴。棕3塵.2腿派檢測成繼果總結蔽分析膝對肆52濁0噴個低應扮變檢測霧結果看、蔑4恐2姨個荷載峰試驗結剛果及試醒驗過程若總結分班析如下藏：謀（畏1烏）靜荷聰載試驗箱結果均珍合格管，賠1瞇2桃棟單體警建筑物累均已封去頂，目蝴前恨1蛇1覽棟正在筆裝修載，祝1翠棟已竣滅工，監將測最大完沉降量腦不超組過宅30m吼m鞋，效果梨良好，然表明設鴉計參數它取值基販本合理死、安全巴、可行爹；春（難2激）荷載促試驗加牢載錯至打220銷kP噸a的時，承巾壓板沉桂降量掏為混1.1由4~1它7.9蒼2m渠m療，加載料至債440鳥kP膠a寧時皺為齒3.1席8~7蜂3.2極1m站m鳴，離散撇性很大爸。承壓訊板的沉冒降辣量肢s皂由樁頂海墊層壓窄縮哲量蜂s鉗1促、樁身反壓縮悶量品s逝2踩及樁端百下臥土榮層沉降欲量啞s繡3煉組成，璃荷載試犧驗物時綿s撕1穿離及教s搏2照均很小鳳，碑s似3拐在仁s殲中所占捷比例較臨大。而宿基巖的垃沉降很嚇小，故個推旱斷顯s府3訴主要是齊樁尖夾瘡土的壓遭縮量竿，兩s箭差異較員大主要迎是因暑為嘴s艙3趣變化較執大所致寶，而這源正是樁云尖夾土債厚度不粘一、可跡控性差捧造成的惹；平（候3爛）低應袖變確定挽的擊II謠I摔類（缺傅陷嚴重將）古、并I徹V是類（斷定樁）較舍多，計悔約竿2瓣3啦％。這猾是深圳虛地研區爸L修C成樁復合客地基工望程中存胖在的普功遍現象豪。架對銷3丈0巡％定的爬I符V些類樁及陣部請分瞞II執I頁類樁進隊行了荷謎載試驗等，結果姑合格，夜且承壓繳板沉降譽量與其蛙它樁無屈明顯區猜別，說瑞明斷樁這對復合水地基承碧載力無采明顯影鼻響，不你需另外膽補樁；碌同時也演說明了遞此類樁機的低應演變法檢歸驗成果濾不宜作稅為質量敗驗收的絞主要評補判依據誕；舅（棍4夜）導裙致飾II算I唇、速I婚V殿類樁出釋現的可翁能因素芝較多。椒樁頂部雕及上半愛部分有遍嚴重缺攝陷主要曾可能是絡樁澆灌蝦后樁機新及混凝較土車輛嗚在樁頂宜及附近骨行走所臭致；強率夯效果痕較好、露土層堅籍硬的填尺土底面搖附媽近踩II機I詳、屑I預V每類樁有娘較明顯辭的缺陷燙集中現星象，推游斷主要碰是硬土碗中的擠蠟土效應疏所致；戀（哨5亡）低應撈變檢測俘結果只貴有少量闖樁有樁躁底反射支波。從辰波形結慶合其它液條件可哈推斷出鑒：部分沃樁尖下抖土層強拐度明顯殼低于樁窩身混凝透土，可千間接證剩實樁尖攜夾土的捐存在；乎推斷個梳別樁樁吸尖下土蟲層強度步高于樁他身混凝求土，可芬能是樁布尖與基負巖結合回較好所賞致。絕普大多數魯樁無樁陜底反射加波，很淺難判斷維樁身完罪整性及格樁端土巷性狀，金不過也尾能大致禮表明樁臥尖下土候層強度灑應置于鉛上述兩您種狀況榆之間；正（躁6風）錘擊披沉管樁萌與振動庫沉管樁劍試驗結鐵果無明待顯區別買。錘擊免沉管樁雄機械效謊率較低世，但簡獵單耐用路，機械溝故障率唉較低，墨土層中迅夾有較徑多填石項時穿透偵能力好適于振動裂沉管樁鏟；灰（版7迫）長樁趙復合地歪基試驗天結果與果短樁復樂合地基沫無明顯末區別。診經驗表紀明，試飽驗荷載呈相同時踏，通常膽沉降量遲越小，柏極限承蜂載力越誓大。長仔樁復合遍地基沉錫降量并登沒有明軟顯高于猴短樁地評基，故沖推斷其帳極限承繞載力也姜不會明異顯高于懇短樁復箭合地基縣；耍（捕8虧）樁端記持力層卸為微風慚化灰巖雹的試驗稅結果與制持力層憐為全風搭化糜棱躬巖殘積果土的無蜻明顯區艘別。這樹個結論觸多少有胃些意外規，但可綿間接證沿實樁尖溝夾土的村存在；伴（傻9萍）開工原日期扶為繁200捷9疾年政4嫩月，深閑圳開始姓進入雨棋季，因示工期緊巨迫，工繳程早期梅部分荷覽載試驗徐在雨中墓或雨后懸進行。膽這類試削驗的承障壓板沉幟降量明猶顯偏大艇，個別傳試驗需遷要中止咸后重做滿；映（哀1叉0踢）在未問強夯及至強夯效拋果較差從地層的柳試驗與款在強夯各效果較雨好地層獸（從制姻樁吃力允程度可孕以判斷矮）試驗己相比，晌承壓板湯沉降量可明顯偏拐大，證價實了樁張間土對勉復合地番基承載案力影響頁較大；拜（齡1尾1喘）沉管普樁極難揚進尺的否區域采屢用了等羞直徑樁忘管引孔院技術（效即采用施無樁尖暮樁管預扮成孔，參以松動僚土層及襯套取出碌少量樁噸孔土，芒將擠土挨樁變為拌半擠土巴樁），希引孔樁蠻與未引顧孔樁試鐮驗結果唯無明顯番區別，飼表明地稻基土堅喘硬時，異擠土與起半擠土呆工藝對檔復合地扯基承載揪力無明書顯影響渣；點（謀1酬2莊）由于民工期緊沾張，少華量樁在陶成潤樁廳10~朱1汽5腎天后即那進行了樣荷載試轉驗，此漫時樁身菠混凝土煤強度已暮高于試玩驗荷載艙強度，文試驗結梁果與滿熊齡期樁辜復合地斧基無明慢顯差別固。隆4耍有關探躁討貼4.1妨趨樁頂墊失層厚度藥問題肥復合地傷基荷載鼻試驗時碧樁頂墊統層的厚準度是一筐個值得蠢關注的礎難點，騎因其對氣承壓板阿沉降量厚有較大未影響。捧本世紀邀以前的穗規范中沖，對檢烤測時樁否頂墊層繁的厚度土沒有規朽定，門是將其五作為找倘平層使詢用的，何工程實盒踐中一繁般參照揉地基土令靜載荷將方法，展不超判過蠟20m街m溝。興200蒸0棍年以后頌多本新歉修編的旋規范隆[3]武[4]湊[5]薦要求墊透層厚度傘為束50~伙150捆m桿m蹲。筆者弱曾質疑央過這個梁規定陽[6]慣：荷載順試驗時柴壓板面拿積較小逆，墊層儉只能用遇輕、小傾型機械盡壓實，餅壓實度補較低吃，在試志驗荷載或作用下抗，墊層點繼續被壁壓縮變娘形。有擾的試驗騎采殼用佳1~歌2搖級試驗齒荷載進獎行預壓島，同樣騰無法保而證壓實碎度。此跑外，試扮驗時壓糊板四周獨無側限總，墊層號材料在針壓力作造用下顆乘粒被側蔬向擠出疫，加大津了豎向半變形量垂。本工省程再次帝證實了慘這一點型，面少量試販驗墊層蒸較厚，嘗加載后忌承壓板籠沉降量躍偏大，這有的已莫按最大緣試驗荷勵載的一劃半進行薦了預壓抹，仍無偉濟于事君，最終鍵只能把搭墊層減談薄后重器新試驗葛。掠最終墊渴層厚度謙定同為餅20~貴50m饅m澇，盡量順薄，僅啦作為找配平層，潤這也是盒目前深戒圳地區快復合地向基靜荷掩載的實繳際普遍脊作法。紙但綁墊層薄聲有另外爪的問題無。墊層餐很薄時押，樁頂旁很難向悔上刺入危變形，心可認為足樁與樁靜間土沉停降量相騙同，這僑時樁間居土的承追載力不孕能夠完企全發揮遭，可能叼會加大氧樁的荷眉載。本屆場地強役夯施工咐后涌L則C證樁施工之前由同肯一檢測中單位勢用洪2m×粗2廈m企承壓板閥對地基扇土進行稱了靜載顏荷試驗另，剛好臺南校區訂有一個椅檢測點拼與某單悉樁（設底計單樁亡承載力計特征值擾為形370均k助N裕）復合層地基（丸承臺尺批寸恰好神與承壓疲板相同瘦）檢測特點位置漸接近，沉兩個檢奴測車點國Q擠－郵s服曲線見蝦圖移3抵。產圖購3著同一獻位置地騎基土及收復合地攤基載荷米試驗曲釀線附Fig估.3擦Q-蠢sc摟urv丹es招of爬the助肢nat構ura胞ls衰oil窗an良dt廈he怪com鵝pos腰ite澤fo淡und豐ati晝on挑on月the于sa逃me待sit呼e挺圖中曲武線江1執為地基盼土的試縫驗曲線槳，曲街線勁2毀為復合膚地基的械。不考活慮因打念樁而使短樁間土狹的承載托力得到員提高。疤當沉降優量竿為帝15.鎖33m綿m皮、即試淡驗荷載姻達涂到籃440腎kP名a罪時，查煙曲棋線姻1潑，約套為謀230私kP陵a陜，而原遠設計期經望此時君樁間土須能提迫供古2羨倍承載煙力特征糟值、蜓即償280即kP子a向。因變嚷形不足腳，樁間蔥土沒有路提供足豬夠的承晉載力，以該不足尤部分、剪即燈50k腥P可a喚轉移到址樁承擔柱，這樣儉，該樁蜻承擔了遵約奧940色k宵N疫的荷載測，是原突設計單翼樁極限趴承載力灰（梨2小倍設計用承載力忠特征值插，停即膚740堤k齡N他）桑的報1.2秒7暈倍。從輸本例可瞞看出，曾當樁頂倉墊層較物薄、不祖能夠充膛分發揮凱樁間土爆的承載意力時，歸樁分擔古的試驗族荷載可費能會超塔過其極監限承載睡力，從姨而可能暴會造成龍破壞。賓不少學源者主張梳，由于子試驗時滴受承壓項板尺寸嶼限制，次受檢復臘合地基竿的面積集置換率分往往與微設計不摔同，應壞按相同汽的置換協率進行怪試驗。襖但如果組這樣做扶，在樁貨頂墊層群較薄時雅，很可貨能會發唱生上述任試驗樁洽超載現聰象，故械應