摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的城市化建设的发展也越来越迅速。城市化进程的加快推动了人们生活的进步，在一定程度上满足了人们对于生活质量的追求，桩基的设计是建筑物在设计过程中必不可少的一部分，受到了人们越来越多的关注。除此之外，建筑物的设计也要考虑多方面的因素，要根据特殊地质的不同对建筑物的设计方案及时的做出调整。桩基设计作为建筑物设计的关键一步，理应受到人们的关注，这篇文章就桩基设计在场地有孤石特殊地质情况下展开讨论，以其中可能出现的问题作为切入点，进而找到相应的解决方案，希望可以解决相关设计人员的困扰，引起人们的关注。
关键词：建筑结构设计；桩基设计；孤石
引言
在当前建筑工程项目中，桩基是影响建筑物性能的关键，决定了建筑物的稳定性。但是在实际上，传统建筑结构设计中，特殊条件下带有孤石的桩基设计一直没有得到相关人员的关注，导致桩基性能不达标，留下了潜在的质量安全隐患。所以针对这一问题，必须要深入了解建筑结构中带有孤石的特殊地质条件下桩基设计的相关要求，最终为全面提高建筑物设计质量奠定基础。
1带孤石地质复杂地质下的桩基设计及施工中存在的困难
由于我国经济高速发展，很多原有地质良好地块早已进行了建设，从而导致现在有很多新的建设场地的地质条件比较复杂。比如用山地整平而成的场地，此类场地很可能带有大量孤石。用山地平整而成的场地，孤石存在的原因是场地土的不同埋深里面里面存在一些原有遗留的从山上风化滚下来的石头、在交接场地时候的场地平整过程中回填土本身质量不合格存在孤石等。在地质勘探中一旦发现，即便在地勘中孤石的见孔率不高，但是根据过往经验，也不能忽视孤石对工程的不利影响。孤石对工程的影响主要表现在基础选型、施工成桩可能性及施工工期延误。场地土里面存在一些孤石会导致预制桩的沉桩困难、钻孔灌注桩成孔困难，甚至钻孔无法穿透、钻头损坏的现象出现。在这种情况下，如果采用普通的沉桩方法、普通的钻孔桩的钻头是无法穿透的，会导致工程停工。面对此种困难如果不对具体孤石情况加以分类，一味采用以往的做法，是不能解决问题的。因此本文会对不同孤石的情况加以分类，并且主要探讨其中不同情况的带有孤石地质情况下设计人员应该如何进行设计。
2带孤石地质复杂地质下的桩基设计解决办法
2.1在浅层发现孤石的地质下的桩基设计解决方法
对于埋藏较浅的孤石，首要的事是及早发现排查孤石的埋深、厚度及分布。在工程实践中可以在预定需要沉桩的柱位或采用桩基础的设备基础位置先采用打钎钎探的方法，在打钎深度范围内揭示是否存在孤石，掌握浅层孤石分布的情况。在此举一个工程的例子，建设在广州市罗岗区的某项目就是采用这样的做法，从而发现埋藏较浅的孤石。这个项目的地勘报告当时孤石见孔率不高，但是在实际开挖及施工过程中发现大量浅层孤石，说明在二十多米间距的地勘钻孔的孤石见孔率是不能完全能够代表其孤石的存在概率，一旦发现有孤石的情况下，结构设计人员应该提高警惕性，慎重考虑其孤石的问题严重性，做好现场交底。
在这里简单结合一下本人过往项目提出关于解决此类浅层孤石问题的经验处理做法。在打钎钎探过程中，如果发现体积较小的就直接采用挖出法进行清理；如果发现中等体积的孤石就可以委托正规专业的爆破作业队伍在孤石中钻孔，预埋经过计算好的炸药，进行爆破，从而把中等的孤石裂解成为体积较小的孤石，之后就可以采用挖除法进行清理。爆破的缺点是需要进行清场、制造噪音及爆破中细小碎石爆飞后有可能破坏财产。此工程因为在设计人员提醒下能及早发现孤石，爆破前其余施工队伍、机械等并未进场，因此可以顺利采用此种形式解决孤石问题。此工程在此做法下顺利清除浅层孤石，能够顺利沉桩，达到桩基的设计要求，能够按期投产，现在达产多年，经济效益优异。
另一个方面，也有一些特殊情况导致浅层的孤石无法挖除的并且施工条件上不允许采用爆破的施工作业方案的，在此建议可以采用静力裂解剂进行裂解如图一所示。以广州市永和的一个工程项目作为举例，在主厂房已经在建设时候才进行室外的地上罐区的基础部分开挖，在开挖的过程中发现在地上罐的基础的埋深浅层范围内发现较大孤石，经过与机械作业队伍沟通因为孤石体积较大而无法进行挖除。而又因为现场已经进驻大量施工队伍在施工作业中，在空间上爆破需要进行清场，在时间上如果停工进行爆破会严重影响主厂房的施工工期进度，因此此项目在遇到这种结合了在空间上、时间上都不允许采用爆破作为的施工方案的困难，导致无法清除孤石引起桩基沉桩困难。此时可以考虑采用静力破碎的方法。静力破碎是利用静力破碎剂固化膨胀力来破碎混凝土、岩石等的一种技术。此种方案优点是对周边环境影响小，不像爆破那样；其缺点是因为静力破碎剂大部分都是有腐蚀性，需要灌浆人员必须佩戴防护手套和防护眼镜；一旦发生静力破碎剂与人体接触现象时，应立即使用清水清洗受侵蚀部分皮肤，因此静力破碎也是需要采用专业的作业团队进行。例子中的项目经过静力破碎浅层范围孤石后，能够顺利沉桩，使工程的工期及项目的效益得到保证。
图一 静力破碎施工图
2.2在埋藏较深位置发现孤石的复杂地质下的桩基设计解决方法
如果在地勘报告中，有勘察钻孔发现场地拟建建筑所在的下方有较多埋藏较深的孤石的情况，那么在进行桩基设计中应该考虑每个柱下甚至每个桩沉桩前采用超前钻。超前钻就是在灌注桩成桩正式钻孔前或预应力管桩沉桩前，在原设计桩位置采用钻探的方法查其位置在桩设计深度范围内是否会遇到孤石，以便开展后面的设计工作。
超前钻是发现埋藏较深孤石的好方法，但是也有几点值得注意。对设计方来说值得注意的是，超前钻因为是属于预钻孔，对预应力管桩而言，会影响桩身的侧摩擦力，如果没有做现场设计试桩有充分理由支撑的情况下，建议不考虑此部分的侧摩擦力贡献。对业主方来说一般超前钻的费用是需要业主另外支付的，不在施工合同的范围内。所以遇到埋藏校深的项目需要设计人员提前跟业主方汇报情况，特别是工期比较紧张的，让业主方理解这个措施对项目能够顺利开展是有利的。而对施工方也要做好交底的工作，让施工方能提前做好施工组织设计，编制对应的施工方案，减少窝工等的发生。
在基础的具体设计过程中，对埋藏深的孤石位置可以采用跨越式基础。跨越式基础是通过扩大承台下桩距离，形成对孤石位置的跨越如图二、图三所示。扩大后的跨越式承台首先要对新的承台根据柱下轴力重新设计、核算；其次扩大后承台后的桩能否顺利沉桩，又需要超前钻作为保证。所以在带有孤石情况下做跨越式基础，每一根桩能否顺利沉桩是需要超前钻作为保证，更需要结构设计人员与现场密切的配合。
图二 孤石柱状图 图三 通过跨越式基础避让孤石
图四 潜孔锤与普通钻对比
当孤石实在太大进行跨越代价很大时候，可以考虑采用潜孔锤穿透孤石。潜孔锤是液动冲击回转钻中冲击荷载的发生装置，其利用钻进过程中泵供给冲洗液中的能力，直接驱动液动锤内的冲锤形成上下往复运动，并
连续不断地对下部钻具施加一定频率的冲击荷载，从而实现冲击回转钻进，其性能是普通钻不能比拟的如图五所示。其优点是基本能够解决几乎所有孤石的穿孔问题，其缺点是穿孤石所需要的施工时间长、施工费用及其昂贵。因为其施工费用非常昂贵，所以一般在互斥方案中是属于最后的解决手段。
结语
在建筑工程项目中，桩基的设计已经成为影响工程项目施工质量的重点，本文以过往各种带有孤石的项目为研究对象，深入分析了工程项目中带有各种孤石情况下桩基设计的相关内容，根据这些工程项目的经验，所采用的桩基设计方法具有可行性，不仅降低了工程项目的总成本，也满足质量管理的要求，值得推广。
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论文作者:黄柱民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
标签：桩基论文; 静力论文; 地质论文; 钻孔论文; 发现论文; 场地论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第20期论文;