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摘要：通过对广东省花岗岩地区勘察成果资料的分析和研究，结合设计、施工单位在基础处理、施工中遇到的各种问题进行分析和采取应对措施，简要阐述了广东花岗岩地区勘察设计的重点及方法，特别是球状风化体的分布和对工程的不利影响，同时针对花岗岩地区复杂地层情况下的基础处理方案提出个人见解。
关键词：花岗岩球状风化孤石预应力管桩基础处理勘察重点
中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：
作者简介：颜山羊，男，江西鄱阳人，1975年生，岩土工程师，1996年毕业于长春地质学校探矿工程专业，现任江西省勘察设计研究院东莞分院副院长、主任工程师；辛田军，男，寧夏德隆人，1981年生，岩土工程师，2005年毕业于中国地质大学（武汉）勘查工程系，现任江西省勘察设计研究院南昌分院副院长。目前主要从事岩土工程勘察、设计、施工等技术和管理工作。
1、概述
广东省侵入岩的种类繁多，有超基性岩、基性岩、中性岩、中酸性岩、酸性岩、超酸性岩、碱性岩及偏碱性岩等，其中以酸性花岗岩占绝对优势。侵入岩发育广泛，尤以粤中及粤东沿海地区分布最为广泛，据不完全统计，分布面积占广东全省陆地面积近1/3，约60000km2。由于广东省属亚热带海洋性季风气候，长夏无冬，雨量充沛，岩石化学风化作用较为彻底，钙、镁、钾、钠等易溶元素被析出，硅质也大量迁移，水溶液呈酸性反应，使硅酸盐、铝硅酸盐矿物不断分解，在地表形成大量的高岭土、蒙脱石等粘土矿物。但岩石的化学成分、所受的风化作用程度的深浅、所处地质环境的不同，其表现出的工程特性也存在较大差异。风化差异性大，球状风化现象普遍，在相邻地段的空间分布、工程特性存在极大的变化，一方面对工程勘察及采用的技术手段提出了更全面的要求，同时对后期的基础处理、预应力管桩（PHC）施工带来了较大的不利影响。
以分布最广泛的酸性花岗岩为例，其主要造岩矿物：钾长石、钠长石、黑云母等风化的最终或中间产物为高岭土、水云母、蛭石、蒙脱石等，形成了典型的硅铝粘土型风化壳。各风化层表现出的工程特性差异大，究其原因，不外乎化学成份和地质环境等的综合影响，但这些因素不是简单的能够分析出其对岩土工程特性量化影响。在工程勘察中，有必要根据勘察钻进过程（包括原位测试）及所采取的岩芯进行比较分析，将各风化层（特别是各风化层中的中、微风化球状风化体）较为准确的划分出来，既是勘察的目的和要求，同时也是为工程基础设计、施工提供理论计算和实施的依据。
结合我院在广东省东莞市花岗岩地区的勘察实践，及参考和对比分析其他勘察设计单位在广东（深圳、广州）花岗岩地区的勘察成果，对广东花岗岩地区勘察、基础处理中若干问题进行分析探讨。
2、工程地质特征
2.1、区域地质
东莞市位于华南褶皱系（一级单元），粤北、粤东北－粤中拗陷带（二级单元），粤中拗陷（三级单元）的中部。在区域构造上处于上述分区中的罗浮山断裂带南部边缘的北东向博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中，为晚古生代至中三迭世的拗陷。印支运动使晚古生代地层发生过渡型褶皱，并发育了走向断裂。构造线方向以北东向为主，还有东西向，两者常常联合在一起，形成“S”形弯曲。中、新生代以断陷盆地发育为特征，并追循深、大断裂带分布。中生代的岩浆活动频繁，以多次侵入和喷溢为特征，新生代则表现为基性偏碱性岩浆的喷溢。
据《广东省区域地质志》，广东省花岗岩侵入时代有加里东期、华力西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等，以燕山期为最主要，是广东省花岗岩的主体。其产状有大型岩基、岩基、岩株、岩瘤、岩墙、岩脉等，各种产状的花岗岩包括不同时代、不同岩类、不同矿化、不同成因类型的岩体。在空间分布上，往往相互交织在一起，构成复杂多样的复式岩体或复式岩带。东莞花岗岩以燕山期复式岩带状花岗岩为主，主要分布在区内西南部，包括道滘、厚街、麻涌、万江、南城区大部以及茶山、樟木头、长安的局部零星地段。根据东莞市区域地质图分析，大致呈北东向条带状出露，范围基本受北东向石龙－厚街断裂F1、南坑－虎门断裂构造F2的控制，岩带与北东向博罗大断裂F10构造走向基本一致。
2.2、工程地质
我院承担的东莞市某大型房地产项目，拟建于东莞市南城区西平宏伟路，拟建建筑包括5栋20~25层高层建筑、1栋4层幼儿园及裙楼、附属共有设施等，设计地下车库1层，高度4.50ｍ左右，规划总用地面积32521m2，总建筑面积98470 m2，首层建筑占地面积10560 m2，最大高度为74.4m，设计桩基础为预应力管桩（PHC）。
该项目周边均为已建成的高层建筑住宅区，桩基础，多数为预应力管桩（PHC）。通过对本项目与周边场地地质资料、基础施工资料的对比分析，该区域地层自上而下分为：第四系填土层（Qml）、第四系耕土层（Qpd）、第四系冲-洪积层（Qal+pl）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）及燕山期花岗岩（γ53）。具体地层为：①素填土（Qml）、②耕土（Qpd）、③粉质黏土（Qal+pl）、④粉质黏土（Qdl）、⑤砂质粘性土（Qel）、⑥-1全风化花岗岩（γ53）、⑥-2强风化花岗岩（γ53）、⑥-3中风化花岗岩（γ53）、⑥4微风化花岗岩（γ53）。
需要指出的是，我院承担的该项目勘察任务，由于采用的勘察手段的局限性（钻探和标贯试验）、勘探孔大间距的影响（均在30~35m之间），因而勘探未能全面的揭示中、微风化花岗岩孤石（球状风化体）的空间分布特征，仅在个别钻孔⑤砂质粘性土、⑥-2强风化花岗岩层揭露到球状风化体的存在。该项目预应力管桩（PHC）施工时造成大量的断桩、短桩和缺陷桩的出现，部分基础变更为冲孔灌注桩型式，造成了成本的大量增加和工期的成倍增长。虽然该项目的勘察符合规范要求，只是买方市场环境下的一个个案，（据了解，周边的项目施工也遇到了同样的问题）但对后期基础设计和施工留下隐患是不争的事实。究其原因，一方面是诸多企业对岩土工程勘察意义的不了解，同时也是盲目减少勘察工作量和勘察资金投入的结果。间接的对花岗岩地区勘察应采用的技术方法、勘察重点和应该达到的目标提出了要求。
3、球状风化体（孤石）的分布
东莞花岗岩以燕山期复式岩带状花岗岩为主，是岩浆多次侵入和穿插交错的结果，岩石结构、构造、矿物成分及其数量差异性大。由于气象、水文、地理和地质等条件的差异，岩石风化不是全面和均等的，各风化层在空间分布和物理力学性质方面（特别是作为工民建设计主要考虑的承载力和沉降）存在诸多的变化。
广东省是国内最早开展预应力管桩（PHC）应用研究的省份，也是其应用最广泛的地区之一，取得了良好的社会和经济效益。具体到该项目而言，对预应力管桩施工、成桩质量影响最大的就是球状风化体（中、微风化孤石）的特性。
该项目预应力管桩（PHC）施工时，出现了大量的断桩。为查明该地段地层情况，为桩基施工提供依据，我院又进行了超前孔钻探。
经查，在场地东南角分布着大量的球状风化体（孤石），厚度一般从0.30~2.50m，绝大多数厚度不超过1.00m，个别达到5.70m，主要为中风化，部分为微风化花岗岩。结合周边已建项目场地勘察、施工资料分析，球状风化体成条带状分布，走向呈北东向，与控岩边界的断裂、构造基本一致。在球状风化体分布区北西侧边缘，中风化花岗岩面出现陡降，孔距1.50m，岩面高差达到9.80m之多，北西侧勘察、施工未见球状风化体。
从竖向变化上看，球状风化均较浅，最浅在场地南端，深度仅2.20m，北西向稍深，一般在5.20~7.20m左右出现球状风化体，每个钻孔钻遇球状风化体数量1~3个，主要分布在强风化层中，约1/3钻孔内与强风化花岗岩呈薄层、互层状产出，少部分分布于残积土中。底部球状风化体埋藏深度约15.00m左右，完整中风化岩面深度约7.60~17.00m。
该项目设计地下车库一层，开挖深度约4.50m，因而对局部球状风化体深度浅的地段进行了开挖。经现场开挖，球状风化体一般呈次圆状、次棱角状，体积不大，多为数个大小不等的球状风化体聚集而成，边缘呈强风化土状。场地南端深度2.20m见一大型球状风化体，厚度约2.20m，分布面积约4×6m，经采用静力爆破（钻孔，灌注静态爆破剂）并挖除底部0.40m强风化层后，再遇到一个面积更大的球状风化体（超前钻施工前尚不能确定，岩性为微风化花岗岩），厚度达到5.70m。
4、球状风化体（孤石）的危害
据勘察报告、超前钻、开挖后查看和对沉桩过程中的参数变化判断，球状风化体对预应力管桩的危害主要表现为：断桩、短桩、缺陷桩。
1、断桩
球状风化体多数体积小，呈次圆状、次棱角状为主，边缘多呈斜面。预应力管桩位于其边缘时，在沉桩压力下，管桩会沿坚硬、倾斜的岩面滑移，出现“顺层跑”现象，管桩下段会出现偏斜，在静压力下，必然造成管桩中部的折断。个别承台沉桩时，设计6根桩全部折断，补桩时又折断4根。
2、短桩
当预应力管桩正好位于球状风化体上部时，管桩无法继续沉桩。由于球状风化体埋深浅，部分位于地下车库底板面以上，基坑开挖时将被挖除，形成废桩；部分球状风化体埋深稍大，但也只有5.20~7.20m，成桩后基坑开挖，有效桩长仅有0.70~2.60m，形成短桩，稳定性差，无法满足设计要求。
3、缺陷桩
部分预应力管桩沉桩时，桩长和终压力都能达到设计要求。但经小应变检测为“三类桩”，发现桩身局部破损，影响强度和承载力。分析认为造成缺陷的原因是管桩仅少部分位于球状分化体上，在沉桩时，桩端遇坚硬的球状风化体发生破碎而桩身继续下沉，沉桩后，桩身与球状风化体接触位置破损影响其质量。
5、球状风化体（孤石）的基础处理
针对球状风化体分布的空间特征和力学特性，预应力管桩基础型式显然不适合。因而采取超前钻查明球状风化体的空间分布是当务之急，并根据上部荷载特征，局部进行补桩或变更基础型式为冲孔灌注桩、筏板基础、柱下独基。
部分地段预应力管桩有效桩长可以达到4.0ｍ左右，亦属短桩，但承载力稍小于设计，根据球状风化体分布的深度，对该类地段按摩擦桩计算后进行补桩，也能够满足设计要求。
冲孔桩是利用冲锥式钻头自由下落的冲击力来破碎岩层成孔，然后按要求成桩的施工工艺，适用于各类砂土层、岩溶发育岩层或裂隙发育的岩层施工，桩孔直径大、深度大，单桩承载力高。该项目而言，对球状风化体厚度不大的地段内变更为冲孔灌注桩，施工效率尚好，施工质量能够保证，能够较好的解决管桩遇球状风化体而产生的一系列问题。
广东省岩土力学与工程学会陆培炎教授等提出弹塑性理论计算土的承载力和变形量，引入危险度的概念,在计算中引入危险度λ：是指地基中基础角点塑性角开展的程度以及塑性深度扩展的程度。当λ=0时，地基无任何塑性，处于临塑状态，天然地基的承载力相当于国标、省标中土的承载力设计值；当λ=1时，地基处于极限平衡状态，土的承载力为极限值；当0<λ<1时，地基处于弹塑性状态。一般土如取λ=0.2~0.4，则土的承載力计算值将大大提高。应用这一弹塑性理论，能够解决残积土上不打桩建20~30层高层建筑的基础问题，并经沉降监测证明，该理论的可靠性、安全性很高，取得了显著的社会、经济效益。对于花岗岩地区，残积土分布稳定，尤其是有地下室者，土的承载力提高，变形模量比压缩模量大出数倍，地基均匀性较好，采取筏板、柱下独基等调整，承载力和变形完全满足设计要求。通过对这一理论的推广应用，可以较好的解决球状风化体分布区无法进行预应力管桩施工的问题。
6、花岗岩地区勘察重点、方法
该项目基础施工虽已经完成，但留下的经验和教训值得吸取。首先，对于花岗岩地区勘察，不能简单的按照常规的勘察方法进行。而应该首先收集区域地质、场地周边的地质资料进行分析和预估。如不存在球状风化体或球状风化体不影响项目基础设计、施工，则可按照常规的勘察方法进行；如球状风化体对基础设计、施工存在影响，则应该有针对性的选择勘察方法，并明确勘察重点。
6.1、勘察重点
毫无疑问，花岗岩地区勘察重点首先是查明各岩土层的空间特征和物理力学性质，但从基础设计、施工的角度看，查明球状风化体的空间分布更是重中之重。它直接关系到基础设计的选型，同时直接关系到基础施工的成败和难易。
6.2、勘察方法
根据花岗岩地区勘察重点，采取相应的勘察方法可以达到预期目的。对于各岩土层的空间特征和物理力学性质，采用常规的钻探、原位测试、室内土工试验完全可以满足设计要求。但对于球状风化体分布区，显然不足以查明其空间特征。
中国科学院地质与地球物理研究所开展的二维微动剖面探测“孤石”技术，结合少量钻孔资料划分岩性和解释“孤石”，通过在深圳地铁7号线的研究应用取得成功。实测结果显示，在二维微动视S波速度剖面上，花岗岩地区各岩土层视S波速度值各不相同，剖面特征也存在较大差异，利用少量钻孔结果标定，可以准确划分。同时根据各岩土层中视S波速度（岩性）的剧烈变化，来判断球状风化体（孤石）的空间分布。二维微动视S波速度剖面除能直观显示岩性的纵、横向变化，提供工程基岩面的埋深及起伏形态信息外，还可给出岩土层风化程度的判断信息。
因而根据区域地质、周边场地、钻孔资料确定球状风化体分布范围后，可以采用二维微动剖面探测技术进行球状风化体（孤石）的探测，以确定其空间分布特征，为基础设计、施工提供科学指导。
7、经验与教训
1、花岗岩地区勘察应慎重，勘察前应编写详细的勘察方案。对于球状风化体（孤石）分布的场地进行勘察时，应先分析区域地质、周边场地地质资料，并结合钻孔资料分析其分布区域，并采取相应的勘察方法以查明其空间分布特征，为工程基础设计、施工提供科学依据。
2、基础设计时，应根据地质资料进行合理的基础选型。如场地土中有较多的孤石或较硬的强、中风化岩夹层时，应慎用预应力管桩基础，可以考虑采用冲孔桩等基础型式。
3、进行理论的创新和应用，推进弹塑性理论计算土的承载力和变形量的研究，解决残积土上不打桩建20~30层高层建筑的基础问题，避免球状风化体分布区无法进行预应力管桩施工的问题。
4、对于已采用预应力管桩基础的球状风化体分布区，根据情况不同采取相应的处理措施。如补桩、变更为冲孔桩、柱下独基、阀板基础等，对缺陷桩进行高压注浆补强、桩间土高压注浆补强以共同承担荷载等。同时亦可根据预应力管桩设计承载力进行验算，适当降低终压力、按摩擦桩设计计算等以满足设计要求。
参考文献：
[1] 广东省地质矿产局《广东省区域地质志 》——地质出版社，1988。
[2] 莫柱孙著《南岭花岗岩地质学》——地质出版社，1980.11。
[3] 林本海，杨树庄，朱伯善等《广东省地质构造与岩土工程基本特征》——石力学与工程学报，第S2期，2006。
[4] 尚彦君，史永跃，金维俊等《花岗岩风化壳分带与岩体基本质量分级关系探讨》——岩石力学与工程学报，第9期，2008。
[5] 陈明晓《广东沿海地区花岗岩风化剖面及其差异风化现象的特征分析》——广东公路交通，第01期，2003。
[6] 徐佩芬，侍文，凌苏群等《二维微动剖面探测“孤石”以深圳地铁7号线为例》——地球物理学报，第06期，2012。
关键词：花岗岩球状风化孤石预应力管桩基础处理勘察重点
中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：
作者简介：颜山羊，男，江西鄱阳人，1975年生，岩土工程师，1996年毕业于长春地质学校探矿工程专业，现任江西省勘察设计研究院东莞分院副院长、主任工程师；辛田军，男，寧夏德隆人，1981年生，岩土工程师，2005年毕业于中国地质大学（武汉）勘查工程系，现任江西省勘察设计研究院南昌分院副院长。目前主要从事岩土工程勘察、设计、施工等技术和管理工作。
1、概述
广东省侵入岩的种类繁多，有超基性岩、基性岩、中性岩、中酸性岩、酸性岩、超酸性岩、碱性岩及偏碱性岩等，其中以酸性花岗岩占绝对优势。侵入岩发育广泛，尤以粤中及粤东沿海地区分布最为广泛，据不完全统计，分布面积占广东全省陆地面积近1/3，约60000km2。由于广东省属亚热带海洋性季风气候，长夏无冬，雨量充沛，岩石化学风化作用较为彻底，钙、镁、钾、钠等易溶元素被析出，硅质也大量迁移，水溶液呈酸性反应，使硅酸盐、铝硅酸盐矿物不断分解，在地表形成大量的高岭土、蒙脱石等粘土矿物。但岩石的化学成分、所受的风化作用程度的深浅、所处地质环境的不同，其表现出的工程特性也存在较大差异。风化差异性大，球状风化现象普遍，在相邻地段的空间分布、工程特性存在极大的变化，一方面对工程勘察及采用的技术手段提出了更全面的要求，同时对后期的基础处理、预应力管桩（PHC）施工带来了较大的不利影响。
以分布最广泛的酸性花岗岩为例，其主要造岩矿物：钾长石、钠长石、黑云母等风化的最终或中间产物为高岭土、水云母、蛭石、蒙脱石等，形成了典型的硅铝粘土型风化壳。各风化层表现出的工程特性差异大，究其原因，不外乎化学成份和地质环境等的综合影响，但这些因素不是简单的能够分析出其对岩土工程特性量化影响。在工程勘察中，有必要根据勘察钻进过程（包括原位测试）及所采取的岩芯进行比较分析，将各风化层（特别是各风化层中的中、微风化球状风化体）较为准确的划分出来，既是勘察的目的和要求，同时也是为工程基础设计、施工提供理论计算和实施的依据。
结合我院在广东省东莞市花岗岩地区的勘察实践，及参考和对比分析其他勘察设计单位在广东（深圳、广州）花岗岩地区的勘察成果，对广东花岗岩地区勘察、基础处理中若干问题进行分析探讨。
2、工程地质特征
2.1、区域地质
东莞市位于华南褶皱系（一级单元），粤北、粤东北－粤中拗陷带（二级单元），粤中拗陷（三级单元）的中部。在区域构造上处于上述分区中的罗浮山断裂带南部边缘的北东向博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中，为晚古生代至中三迭世的拗陷。印支运动使晚古生代地层发生过渡型褶皱，并发育了走向断裂。构造线方向以北东向为主，还有东西向，两者常常联合在一起，形成“S”形弯曲。中、新生代以断陷盆地发育为特征，并追循深、大断裂带分布。中生代的岩浆活动频繁，以多次侵入和喷溢为特征，新生代则表现为基性偏碱性岩浆的喷溢。
据《广东省区域地质志》，广东省花岗岩侵入时代有加里东期、华力西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等，以燕山期为最主要，是广东省花岗岩的主体。其产状有大型岩基、岩基、岩株、岩瘤、岩墙、岩脉等，各种产状的花岗岩包括不同时代、不同岩类、不同矿化、不同成因类型的岩体。在空间分布上，往往相互交织在一起，构成复杂多样的复式岩体或复式岩带。东莞花岗岩以燕山期复式岩带状花岗岩为主，主要分布在区内西南部，包括道滘、厚街、麻涌、万江、南城区大部以及茶山、樟木头、长安的局部零星地段。根据东莞市区域地质图分析，大致呈北东向条带状出露，范围基本受北东向石龙－厚街断裂F1、南坑－虎门断裂构造F2的控制，岩带与北东向博罗大断裂F10构造走向基本一致。
2.2、工程地质
我院承担的东莞市某大型房地产项目，拟建于东莞市南城区西平宏伟路，拟建建筑包括5栋20~25层高层建筑、1栋4层幼儿园及裙楼、附属共有设施等，设计地下车库1层，高度4.50ｍ左右，规划总用地面积32521m2，总建筑面积98470 m2，首层建筑占地面积10560 m2，最大高度为74.4m，设计桩基础为预应力管桩（PHC）。
该项目周边均为已建成的高层建筑住宅区，桩基础，多数为预应力管桩（PHC）。通过对本项目与周边场地地质资料、基础施工资料的对比分析，该区域地层自上而下分为：第四系填土层（Qml）、第四系耕土层（Qpd）、第四系冲-洪积层（Qal+pl）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）及燕山期花岗岩（γ53）。具体地层为：①素填土（Qml）、②耕土（Qpd）、③粉质黏土（Qal+pl）、④粉质黏土（Qdl）、⑤砂质粘性土（Qel）、⑥-1全风化花岗岩（γ53）、⑥-2强风化花岗岩（γ53）、⑥-3中风化花岗岩（γ53）、⑥4微风化花岗岩（γ53）。
需要指出的是，我院承担的该项目勘察任务，由于采用的勘察手段的局限性（钻探和标贯试验）、勘探孔大间距的影响（均在30~35m之间），因而勘探未能全面的揭示中、微风化花岗岩孤石（球状风化体）的空间分布特征，仅在个别钻孔⑤砂质粘性土、⑥-2强风化花岗岩层揭露到球状风化体的存在。该项目预应力管桩（PHC）施工时造成大量的断桩、短桩和缺陷桩的出现，部分基础变更为冲孔灌注桩型式，造成了成本的大量增加和工期的成倍增长。虽然该项目的勘察符合规范要求，只是买方市场环境下的一个个案，（据了解，周边的项目施工也遇到了同样的问题）但对后期基础设计和施工留下隐患是不争的事实。究其原因，一方面是诸多企业对岩土工程勘察意义的不了解，同时也是盲目减少勘察工作量和勘察资金投入的结果。间接的对花岗岩地区勘察应采用的技术方法、勘察重点和应该达到的目标提出了要求。
3、球状风化体（孤石）的分布
东莞花岗岩以燕山期复式岩带状花岗岩为主，是岩浆多次侵入和穿插交错的结果，岩石结构、构造、矿物成分及其数量差异性大。由于气象、水文、地理和地质等条件的差异，岩石风化不是全面和均等的，各风化层在空间分布和物理力学性质方面（特别是作为工民建设计主要考虑的承载力和沉降）存在诸多的变化。
广东省是国内最早开展预应力管桩（PHC）应用研究的省份，也是其应用最广泛的地区之一，取得了良好的社会和经济效益。具体到该项目而言，对预应力管桩施工、成桩质量影响最大的就是球状风化体（中、微风化孤石）的特性。
该项目预应力管桩（PHC）施工时，出现了大量的断桩。为查明该地段地层情况，为桩基施工提供依据，我院又进行了超前孔钻探。
经查，在场地东南角分布着大量的球状风化体（孤石），厚度一般从0.30~2.50m，绝大多数厚度不超过1.00m，个别达到5.70m，主要为中风化，部分为微风化花岗岩。结合周边已建项目场地勘察、施工资料分析，球状风化体成条带状分布，走向呈北东向，与控岩边界的断裂、构造基本一致。在球状风化体分布区北西侧边缘，中风化花岗岩面出现陡降，孔距1.50m，岩面高差达到9.80m之多，北西侧勘察、施工未见球状风化体。
从竖向变化上看，球状风化均较浅，最浅在场地南端，深度仅2.20m，北西向稍深，一般在5.20~7.20m左右出现球状风化体，每个钻孔钻遇球状风化体数量1~3个，主要分布在强风化层中，约1/3钻孔内与强风化花岗岩呈薄层、互层状产出，少部分分布于残积土中。底部球状风化体埋藏深度约15.00m左右，完整中风化岩面深度约7.60~17.00m。
该项目设计地下车库一层，开挖深度约4.50m，因而对局部球状风化体深度浅的地段进行了开挖。经现场开挖，球状风化体一般呈次圆状、次棱角状，体积不大，多为数个大小不等的球状风化体聚集而成，边缘呈强风化土状。场地南端深度2.20m见一大型球状风化体，厚度约2.20m，分布面积约4×6m，经采用静力爆破（钻孔，灌注静态爆破剂）并挖除底部0.40m强风化层后，再遇到一个面积更大的球状风化体（超前钻施工前尚不能确定，岩性为微风化花岗岩），厚度达到5.70m。
4、球状风化体（孤石）的危害
据勘察报告、超前钻、开挖后查看和对沉桩过程中的参数变化判断，球状风化体对预应力管桩的危害主要表现为：断桩、短桩、缺陷桩。
1、断桩
球状风化体多数体积小，呈次圆状、次棱角状为主，边缘多呈斜面。预应力管桩位于其边缘时，在沉桩压力下，管桩会沿坚硬、倾斜的岩面滑移，出现“顺层跑”现象，管桩下段会出现偏斜，在静压力下，必然造成管桩中部的折断。个别承台沉桩时，设计6根桩全部折断，补桩时又折断4根。
2、短桩
当预应力管桩正好位于球状风化体上部时，管桩无法继续沉桩。由于球状风化体埋深浅，部分位于地下车库底板面以上，基坑开挖时将被挖除，形成废桩；部分球状风化体埋深稍大，但也只有5.20~7.20m，成桩后基坑开挖，有效桩长仅有0.70~2.60m，形成短桩，稳定性差，无法满足设计要求。
3、缺陷桩
部分预应力管桩沉桩时，桩长和终压力都能达到设计要求。但经小应变检测为“三类桩”，发现桩身局部破损，影响强度和承载力。分析认为造成缺陷的原因是管桩仅少部分位于球状分化体上，在沉桩时，桩端遇坚硬的球状风化体发生破碎而桩身继续下沉，沉桩后，桩身与球状风化体接触位置破损影响其质量。
5、球状风化体（孤石）的基础处理
针对球状风化体分布的空间特征和力学特性，预应力管桩基础型式显然不适合。因而采取超前钻查明球状风化体的空间分布是当务之急，并根据上部荷载特征，局部进行补桩或变更基础型式为冲孔灌注桩、筏板基础、柱下独基。
部分地段预应力管桩有效桩长可以达到4.0ｍ左右，亦属短桩，但承载力稍小于设计，根据球状风化体分布的深度，对该类地段按摩擦桩计算后进行补桩，也能够满足设计要求。
冲孔桩是利用冲锥式钻头自由下落的冲击力来破碎岩层成孔，然后按要求成桩的施工工艺，适用于各类砂土层、岩溶发育岩层或裂隙发育的岩层施工，桩孔直径大、深度大，单桩承载力高。该项目而言，对球状风化体厚度不大的地段内变更为冲孔灌注桩，施工效率尚好，施工质量能够保证，能够较好的解决管桩遇球状风化体而产生的一系列问题。
广东省岩土力学与工程学会陆培炎教授等提出弹塑性理论计算土的承载力和变形量，引入危险度的概念,在计算中引入危险度λ：是指地基中基础角点塑性角开展的程度以及塑性深度扩展的程度。当λ=0时，地基无任何塑性，处于临塑状态，天然地基的承载力相当于国标、省标中土的承载力设计值；当λ=1时，地基处于极限平衡状态，土的承载力为极限值；当0<λ<1时，地基处于弹塑性状态。一般土如取λ=0.2~0.4，则土的承載力计算值将大大提高。应用这一弹塑性理论，能够解决残积土上不打桩建20~30层高层建筑的基础问题，并经沉降监测证明，该理论的可靠性、安全性很高，取得了显著的社会、经济效益。对于花岗岩地区，残积土分布稳定，尤其是有地下室者，土的承载力提高，变形模量比压缩模量大出数倍，地基均匀性较好，采取筏板、柱下独基等调整，承载力和变形完全满足设计要求。通过对这一理论的推广应用，可以较好的解决球状风化体分布区无法进行预应力管桩施工的问题。
6、花岗岩地区勘察重点、方法
该项目基础施工虽已经完成，但留下的经验和教训值得吸取。首先，对于花岗岩地区勘察，不能简单的按照常规的勘察方法进行。而应该首先收集区域地质、场地周边的地质资料进行分析和预估。如不存在球状风化体或球状风化体不影响项目基础设计、施工，则可按照常规的勘察方法进行；如球状风化体对基础设计、施工存在影响，则应该有针对性的选择勘察方法，并明确勘察重点。
6.1、勘察重点
毫无疑问，花岗岩地区勘察重点首先是查明各岩土层的空间特征和物理力学性质，但从基础设计、施工的角度看，查明球状风化体的空间分布更是重中之重。它直接关系到基础设计的选型，同时直接关系到基础施工的成败和难易。
6.2、勘察方法
根据花岗岩地区勘察重点，采取相应的勘察方法可以达到预期目的。对于各岩土层的空间特征和物理力学性质，采用常规的钻探、原位测试、室内土工试验完全可以满足设计要求。但对于球状风化体分布区，显然不足以查明其空间特征。
中国科学院地质与地球物理研究所开展的二维微动剖面探测“孤石”技术，结合少量钻孔资料划分岩性和解释“孤石”，通过在深圳地铁7号线的研究应用取得成功。实测结果显示，在二维微动视S波速度剖面上，花岗岩地区各岩土层视S波速度值各不相同，剖面特征也存在较大差异，利用少量钻孔结果标定，可以准确划分。同时根据各岩土层中视S波速度（岩性）的剧烈变化，来判断球状风化体（孤石）的空间分布。二维微动视S波速度剖面除能直观显示岩性的纵、横向变化，提供工程基岩面的埋深及起伏形态信息外，还可给出岩土层风化程度的判断信息。
因而根据区域地质、周边场地、钻孔资料确定球状风化体分布范围后，可以采用二维微动剖面探测技术进行球状风化体（孤石）的探测，以确定其空间分布特征，为基础设计、施工提供科学指导。
7、经验与教训
1、花岗岩地区勘察应慎重，勘察前应编写详细的勘察方案。对于球状风化体（孤石）分布的场地进行勘察时，应先分析区域地质、周边场地地质资料，并结合钻孔资料分析其分布区域，并采取相应的勘察方法以查明其空间分布特征，为工程基础设计、施工提供科学依据。
2、基础设计时，应根据地质资料进行合理的基础选型。如场地土中有较多的孤石或较硬的强、中风化岩夹层时，应慎用预应力管桩基础，可以考虑采用冲孔桩等基础型式。
3、进行理论的创新和应用，推进弹塑性理论计算土的承载力和变形量的研究，解决残积土上不打桩建20~30层高层建筑的基础问题，避免球状风化体分布区无法进行预应力管桩施工的问题。
4、对于已采用预应力管桩基础的球状风化体分布区，根据情况不同采取相应的处理措施。如补桩、变更为冲孔桩、柱下独基、阀板基础等，对缺陷桩进行高压注浆补强、桩间土高压注浆补强以共同承担荷载等。同时亦可根据预应力管桩设计承载力进行验算，适当降低终压力、按摩擦桩设计计算等以满足设计要求。
参考文献：
[1] 广东省地质矿产局《广东省区域地质志 》——地质出版社，1988。
[2] 莫柱孙著《南岭花岗岩地质学》——地质出版社，1980.11。
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[4] 尚彦君，史永跃，金维俊等《花岗岩风化壳分带与岩体基本质量分级关系探讨》——岩石力学与工程学报，第9期，2008。
[5] 陈明晓《广东沿海地区花岗岩风化剖面及其差异风化现象的特征分析》——广东公路交通，第01期，2003。
[6] 徐佩芬，侍文，凌苏群等《二维微动剖面探测“孤石”以深圳地铁7号线为例》——地球物理学报，第06期，2012。