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岩土研究院

挤扩支盘桩适用的地质条件

550 2022-07-21 10:44:18

挤扩支盘桩有它独特的优点就是桩的承载力比普通灌注桩高,但它也不是“万能桩”,桩一定要根据地质条件决定适宜用或不适宜用。按挤扩支盘桩的特点在下列地质条件下宜用或不宜应用。采用挤扩支盘桩必须因地制宜。


(一)地下水位对挤扩支盘桩宜用或不宜应用的规定


1.在地下水位以上,干作业成桩的情况适宜设计支盘的土层为粘性土、粉土,不适宜设置支盘的土层为砂性土,因砂性土在干作业下很难挤扩成盘。


2.在地下水位以下,泥浆护壁成桩的情况

这种湿法成孔作业适宜设置支盘的土层为砂性土、粉土、卵石层以及强、中风化岩层等,不适宜设置支盘的土层为饱和性粘土。


3. 承力盘与支的设置原则

承力盘应设置在可塑~硬塑状态的粘性土中,或稍密~密实状态(N<40)的粉土和砂土中;承力盘也可设置在密实状态(N≥40)的粉土和砂土或中密~密实状态卵砾石层的上层面上,底端承力盘也可设置在强风化岩或残积土层的上层面上。设置承力盘的硬土层厚度宜大于3d(d为主桩身直径),各承力盘下2d深度范围内不应有软弱下卧层,当底端承力盘下存在软弱下卧层时,其持力层厚度应通过验算确定承力盘、支的持力土层土性指标宜满足下列条件∶


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(二)很厚的软土层中,中间没有持力层的夹层,挤扩支盘桩不宜应用。因为挤扩支盘桩主要是将桩身受摩阻力的性状,局部改变成挤扩支盘,增加桩的支托承载力,这是挤扩支盘桩的独特优点,如果桩身很深的土层内没有能设支盘的持力层土(一般软土层深度不超过20m),采用挤扩支盘桩效果不显著,经济效益也不会好,所以最好不宜采用。如果在软土层内有2~3层能作持力层的好土的夹层,挤扩支盘桩就利用夹层内的好土设支盘,此时挤扩支盘桩宜在这种软土层中采用。


(三)孤石和障碍物多的地层不宜应用主要原因是容易发生如下工程质量事故∶


(1)挤扩支盘桩不能全部沉至设计持力层,有时在同一工程内,有的桩可打至持力层,有的桩打不下去,桩长相差很多;

(2)桩端接触到孤石或地下障碍物时,桩身会突然偏离原位或大幅度倾斜;

(3)挤扩支盘桩端破损、桩身折断和桩端不成型。


(四)有坚硬夹层时不宜应用或慎用

有些地区基岩以上的复盖层中,存在着一层或多层坚硬夹层。所谓夹层,有些是极密实的砂层,有些是密实的卵石层,有些是钙或硅质胶结的砾石、碎石层,还有一些是贝壳岩化的硬夹层或贝壳碎片胶结层等等。如果这些夹层厚度大且又无软弱下卧层,可以考虑作为挤扩支盘桩的持力层。若厚度只有1~2m甚至几十厘米,其下又为软弱层或一般土层,挤扩支盘桩必须穿越这个夹层直到以下坚硬的设计持力层。但这个夹层又很坚硬,标贯试验击数有时大到100以上,挤扩支盘桩遇到这类夹层时,要么贯穿不了,要么桩的支盘质量不高。此时可先采用钻孔灌注桩。当存在着较厚而密实的砂层或卵石层时,最好采用试打的方法来判断成桩的可行性,不宜轻易采用挤扩支盘桩的方案。



在较厚而密实的砂夹层或卵石层中施打挤扩支盘桩,可能会发生以下现象和事故∶


(1)在贯穿砂砾层的过程中挤扩压力剧增,目前设备压力难以提高。

(2)桩身特别是桩支盘的难度大,不成型率可高达10%以上。

(3)有的桩可贯穿砂砾夹层,而有的桩却不能贯穿,致使同一工程内的桩,持力层不同,桩长悬殊。


采用挤扩支盘桩优点是,用桩数量可减少,桩间距可增大,桩就容易打下去。遇有棱镜体状的砂夹层,施工时宜先打砂夹层上的桩,后打无砂夹层的桩,这样,有可能使挤扩支盘桩都打到设计持力层。总之,应针对具体情况,在设计手段和施工方法上采取一些有效措施,尽可能减少在有夹层的场区内打桩所遇到的麻烦。


(五)石灰岩地层不宜应用

因为在石灰岩上的覆盖土层中,坚硬土层或密实砂层是不多见的,很少可作挤扩支盘桩的持力层。而石灰岩是水溶性岩石,不存在强风化层,基岩表面就是裸露的新鲜岩石,抗压强度高达100MPa以上。在这样的工程地质条件下,最高强的桩机钻头也会很快被打断,所以应当严禁以石灰岩作为挤扩支盘桩的持力层。如果石灰岩层上面有适合作挤扩支盘桩持力层的岩土层,则另当别论。


在石灰岩地区,溶洞、溶沟、溶槽、石笋(芽)、漏斗等等"喀斯特"现象相当发育。在这样的工程地质条件下施工挤扩支盘桩,也会经常发生以下工程质量事故


(1)挤扩支盘桩一旦接触岩面而挤扩端承力盘,如果桩身不发生滑移,贯入度就立即变得很小,桩身反弹厉害,挤扩支盘桩很快出现破坏现象;或桩端变形,或桩支盘不成型,或桩身断裂。有时桩端不成型,桩身混凝土也随着浇灌混凝土而破坏,表面看起来,桩身向下浇灌混凝土,实质上用于破坏断桩身并将其碎块挤压到四周的土中,浇灌混凝土桩人土深度只不过是个假象而已。

(2)桩端接触岩面后,很容易沿倾斜的岩面滑移。有时桩身是突然倾斜、桩断后容易被人们发现;有时却是慢慢倾斜,到一定的时候桩身便会被蹩断,往往不易发现。如果上覆土层浅而软,桩身还会明显跑位。

(3)施工时桩长很难控制,桩身尺寸标高控制相当困难。有些桩正好落在岩顶上,有的却陷在深深的溶沟内,同一工程内的桩长很不一致。

(4)桩端只是座落在基岩上,无法嵌入基岩中,稳定性较差。有些桩的桩端只有一部分落在岩面上而另一部分却悬空,所以桩的承载力也很难得到保证。


(六)从松软突变到特别坚硬的地层不宜应用

大多数石灰岩地层是属于“从松软突变到特别坚硬的地层”,对花岗岩、砂岩、泥岩来说,这些岩石类基岩有强、中、微风化岩层之分,挤扩支盘桩以这些基岩的强风化层作桩端持力层是相当理想的。但有些地区的基岩中没有强风化层或强风化岩层只有薄薄的几十厘米,且基岩上的覆土层比较松软,在这种“上软下硬,软硬突变”的工程地质条件下打桩,挤扩支盘桩将轻易穿越覆盖层后便立即碰到中风化岩面。这种缺一层强风化岩或缺一层所谓的“缓冲层”的工程地质条件,是不宜采用挤扩支盘桩的。


(七)由于承压水而无法成直孔桩时,也无法应用总之,采用挤扩支盘桩前对工程地质作深入细致分析,然后作出决策,不要片面追求采用挤扩支盘桩,反而误了工程大事。