五、深基础设计与施工 sg2;"E@
花岗岩残积土地区人工挖孔桩失效的原因分析 9LDv?kYr
在花岗岩残积土地区在采用人工挖孔灌注桩时由于对花岗岩残积土的工程地质与水文地质性质的特殊性认识不足,或在前期工作中未能按要求进行水文地质测试,往往会发生由于岩土方面的原因而导致的桩基失效现象。本文以花岗岩残积土地区某工程桩基失效为例,对该地区人工挖孔灌注桩失效的岩土原因进行分析。 IPQRdBQ
1原因分析 ma.84~m
1.1对残积土的透水性、富水性认识不足 a>wCBkD
花岗岩残积土是花岗岩体经受了强烈的化学风化作用,形成以粗细不等的石英颗粒散布于高岭土粘土矿物之间为特征的砂质粘性土。从本工程残积土的颗粒组成成果来看,在空间上,土体颗粒组成很不均匀,离散性大,土砾级粒含量多,粉砂含量普遍较高,最高近60%,而粘粒含量极少,外观和性质与砂土相近,其中石英颗粒组成骨架,粘粉粒等充填其间另一方面,残积土由于自身形成原因,保留母岩的某些特点,土体空隙包括孔隙和裂隙,赋存孔隙水和裂隙水,由于粘、粉粒的充填阻塞,空隙连通性一般较差,与同样颗粒组成的其他成因的松散砂土相比,其透水性及富水性要来得差。从供水水文地质方面,一般被视为贫水层甚至作为隔水层对待,但从工程建设上考虑,不应简单视残积土为隔水层,且残积土粗颗粒越多,其水文地质特性越接近松散砂土,透水性及富水性越好。 i?x gV_q;
1.2对残积土的结构性认识不足 Y6` xb`
残积土在天然状态下,由于其保留着原岩的一定残余结构强度,使其保持着较高的力学强度、低压缩性且皆为超固结土(超固结比远>1),这可从残积土标准贯入试验击数N值和静载荷试验的变形模量E0值均较高中看出,且也已被很多工程实践所证实,在残积土上修建的厦门集美公路桥桥墩实测实降只有计算沉降的40%、福州梅峰宾馆大楼(11层)基础沉降仅10cm、福州大学科学楼(17层)封顶后沉降仅4cm,这说明花岗岩残积土不但具有较高的强度,实际压缩性也是较小的。以上这些情况是在保持土体原状时才得以成立的,当残积土在扰动或地质环境改变的情况下,其结构性和力学强度随之改变,在室内土工试验成果中,残积土显示多呈高孔隙比、高压缩性,这就是由于残积土中的石英颗粒带有棱角,钻探取土样或室内试验时在取土 m{\
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器、环刀或切土刀的刃口的切削作用下易产生扰动,使土工试验压缩系数偏大另外在挖孔后残积土暴露地表,坑底土受地下水浸泡,产生崩解,使土体软化,压缩性增大,从而降低桩基的承载力。残积土原状土体(小方块,尺寸为30×30×30cm3)崩解试验表明,崩解率可达35%~40%,呈散粒状方式崩解,且崩解速度快。 1EyN
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1.3忽视降排水方式的影响 uzYB`H<
在挖孔桩成孔时进行降排水,有疏干降低地下水位与孔底集中汲排水两种工程措施,其对残积土的工程力学性质的影响有着本质的不同。疏降水位使地下水位降低至孔底以下一定深度,可减少孔隙水压力,提高土体的有效应力,可进一步促进土体颗粒固结,保持孔壁的稳定性,有利于土体强度保持甚至增大,对受扰动后结构强度易受破坏的残积土来说尤为关键而在本工程中采取的是孔底汲排水方式进行,在残积土中采取此措施,由于土体开挖产生临空面,井孔成了附近地下水渗流场的集中排泄处,地下水流汇集孔内,形成集水坑,孔深越大的地方,所产生的水力梯度愈大,对孔壁和孔底表部土体产生越大的动水压力,方向朝向临空,在压力水的掏冲下,使残积土中细小颗粒(如粘、粉粒)和部分稍粗颗粒被挟走,且这种渗流破坏具有时间效应,时间越长,则孔隙越扩大,水的实际流速增大,土体的空隙不断扩大和加深,促使空隙连通性变好,产生流砂、管涌等渗透破坏,导致土体结构松动或破坏,并形成扰动松动层,从而降低土体结构强度。 _olQ;{ U:
1.4忽视水文地质测试工作的重要性 *_(X$qfoW
岩土工程勘察作为工程建设的前期、基础工作,应正确反映场地的工程地质条件和水文地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、精心分析,提出资料完整、评价完整的勘察报告,为设计、施工提供依据。在勘察中要通过对相关土层进行水文地质测试,提供渗透系数、涌水量等水文地质参数,为深基坑、人工挖孔桩等工程的设计和施工起指导和服务作用。在本工程的勘察中未能对残积土进行水文地质测试,未能对该场地残积土的水文地质特性作出全面、真实、客观的评价,使得设计单位在选择桩型时依据欠缺,是造成本工程桩基失效的重要原因之一。 5'AP:3Gf"