武昌中风化红砂岩特性和嵌岩桩承载力确定

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1、武昌中风化红砂岩特性和嵌岩桩承载力确定杨育文，罗 坤(武汉市勘测设计研究院，湖北武汉430022)摘 要：通过对中风化红砂岩室内抗压强度试验、现场载荷试验、抽芯试验，结合场地工程勘察资料，确定岩基承载力特征值。人工挖孔扩底桩以该层作为桩端持力层，并进行了桩的静载荷试验。本文对这些试验中的大量数据进行了总结和归纳，特别是对中风化红砂岩的一些变形特性进行了分析，确定了在实际工程中有重要参考价值的数据，同时也指出了规范中相应条款中过于保守的问题,并提出了修改意见。   关键词：中风化红砂岩;承载力特征值;静载荷试验;

2、桩  中图分类号：TU473      文献标识码：A      文章编号：1000–4548(2007)10–   前   言   在一些工程中，为了确保桩承载力、减少建筑物沉降，对于大吨位桩，设计往往要求须将桩端全断面嵌入新鲜岩石一倍或以上桩径的深度，这往往给施工带来极大的麻烦——成孔困难。更重要的是，这样的设计在实际工程中往往并不能达到理想的效果。因此，人们逐渐探索将桩端持力层改为风化岩层，特别是中风化岩层。风化岩石是岩石变化到土之前的过渡材料，力学性质较土和岩石都复杂。如何合理确定风化岩基承载力特征值，

3、进而确定桩端阻力大小，是一个很复杂的问题。目前有两种解决途径：①对岩样进行抗压强度试验，推求岩基承载力特征值；②岩基现场荷载试验。对风化岩，岩样易沿节理面开裂，原状样取样困难，另外岩样尺寸很小，其不同结构带来的尺寸效应明显，使得实验结果离散性很大[1]，通过这一方法不容易确定合理值。由于岩基现场荷载试验不需要取样，直接就可以获得其荷载位移曲线等，通过分析，就有可能得到合理的基岩承载力特征值。但是，由于目前对风化岩基通过载荷试验确定合理的桩端阻力值这样的工作做得较少，特别是对风化岩变形特性了解还很不够，工程数据积

4、累较少，使得类似工作的开展还处于探索之中。  广泛分布于武昌地区的泥质粉砂岩（俗称红砂岩）为典型的白垩～第三系（K-E）岩石,呈褐红～浅褐色，以褐色为主，顶层一般埋藏于地表下5～20m。勘察资料表明，中风化红砂岩承载力高，压缩性极低，岩芯呈短柱至长柱状，裂隙较发育，取芯率一般为70%～90%，为极软岩至软岩，岩体较完整，基本质量等级为Ⅳ至Ⅴ级，层理近水平，一般可沿水平向开裂，可以作为桩端持力层。本文对位于武汉市武昌一工程勘察资料、风化岩基现场载荷试验及嵌岩桩静载试验等数据进行分析，试图从大量的工程数据中确定中风

5、化红砂岩的一些力学特性，提供设计参数值，获得有实际工程应用价值的一些结论。   1 场址地层结构与抗压强度试验结果   拟建工程采用人工挖孔桩作为建筑物基础。场区地貌单元属剥蚀堆积垅岗区，整个场区占地面积约33000m2，设置地下室一层，基坑开挖到自然地面以下5.5～6m。首先进行工程勘察，然后地下室开挖，开挖至设计深度。开挖完成后，在基坑底进行人工挖孔桩施工，至设计桩深，对桩端持力层（风化基岩）载荷试验，随后，浇注混凝土成桩，最后进行桩静载试验、抽芯等工作。   由现场钻探和静力触探结果分析，场址共分7个单元

6、层：（1）素填土（Qml，厚度0.4～4.4m）及淤泥质粉质黏土（Q4al，厚度0.5～2.3m，局部分布）；（2）粉质黏土层（Q4al，厚度0.6～3.2m）；（3）老黏土层（Q3al+pl，分布不均匀）；（4）残积土（Qel，厚度1.2～5.8m）；（5-1）强风化泥质粉砂岩层（K-E，厚度0.8～6.1m）及（5-2）中风化泥质粉砂岩（K-E，厚度1.4～14m，场址大部分范围分布，是桩端持力层，本文研究的重点岩层）；（6）中风化砂砾岩（K-E，最大厚度8.3m，场址部分地段缺失）；（7）砂质泥岩（S，场

7、地局部分布）。场址存在地下水，属上层滞水，水位位于地表下1.2～2.5m。   对28个（5-2）中风化泥质粉砂岩层岩样作无侧限抗压强度试验，最大值6.76MPa，最小值1.83MPa，离散性较大。统计结果=1.316， =3.73， =0.353，ψ=0.884，得到其标准值frk=0.884×3.73=3.3MPa（根据规范规定[2]该风化岩属极软岩），特征值fa=0.35×3.3=1150kPa。查阅有关规范[2]条款，初步建议该层所能提供的人工挖孔桩桩端阻力qpa值为1650kPa，该值还须在岩基载荷试

8、验等中进一步确认、验证。     2 中风化基岩载荷试验及分析   为满足地下室施工要求，首先在建筑物范围内开挖约5.5～6m深基坑，然后在坑底人工开挖桩孔，到达持力层（5-2）中风化红砂岩层，在该岩层上进行载荷试验。试验按相关规范[3]要求进行。共进行了6次试验，测点No.38、No.77、No.222、No.388、No.429、No.452在场址中布置如图1所示。试验过程：试验过