赵勋
武汉港航发展集团有限公司 湖北 武汉 430000
目前,钻孔灌注桩越来越被广泛采用,对设计采用中风化及以上强度的基岩作为持力层的桩,其桩端进入持力层的深度对地基承载力及工程的安全使用尤为重要。在遇到地质情况特别复杂如挤压破碎带、夹层、断层、斜坡、障碍物时,持力层(入岩深度)的正确判定,是关系到工程质量、安全、进度、成本(太短影响工程质量安全,太长又增大投资及施工时间)的一个关键因素。
设计图纸通常会注明桩的入岩深度,以及理论上常规判定岩性的文字描述,如某工程设计图纸说明如下:“4-1强风化岩:紫红色、浅灰色,岩石风化强烈呈半岩半土状,部分矿物成分已风化成粘粒、粉粒,岩质极软,岩芯呈土夹岩块状,浸水易软化崩解,层厚0.50~8.00m,分布于大部分场地;4-2中风化岩:紫红色、浅灰色,岩石风化裂隙发育,岩质软,岩石较破碎,层厚0.50~13.40m,平均厚度4.46m,分布于大部分场地;4-3微风化岩(泥质粉砂岩、砂砾岩):紫红色、浅灰色等,层状构造,裂隙稍发育,其岩面起伏变化较大,该层层顶埋深18.50~33.00m。”
但在实际施工过程中,嵌岩钻孔灌注桩的入岩判定问题,目前尚无统一标准可循,为了保证工程施工满足设计各项要求,正确判定钻进入岩深度是灌注桩施工现场工程技术人员应该了解和掌握的。就笔者的施工经验来看,目前灌注桩施工过程中入岩深度的判定主要有以下几种方法:
1、根据钻渣判断:捞取钻进时的渣样,根据渣样判断是否入岩(中风化岩的岩屑以新鲜、坚硬、棱角尖锐、无氧化边区别于强风化岩。从理论上说,只要岩样中有新的岩屑出现,除去泥浆上返时间,就表示此时已经钻遇新的岩层。随着钻头的深入,新岩层的成分会逐步增多,通长情况新岩含量超过80%时可评定为入新岩层。当业主、监理及施工单位现场工程技术人员对判定入岩存在分歧时,可以要求地勘单位安排专门工程技术人员驻施工现场逐桩进行判断是否入岩)。对于岩样完整且区分度明显即吻合地质报告及设计图纸关于持力层的特性描述时很容易根据钻渣判断,而且相对较为准确。
2、根据钻进情况判断:根据钻速、钻进时的稳定情况等进行判定。一般入岩时钻速会明显降低,根据现场观察,当钻头进入强风化硬岩层后,钻具跳动非常强烈,会发出较大噪声,进入中风化层后更常见憋钻现象,钻进速率在强风化层中一般为20-50cm/h,中风化岩层约10-15cm/h,钻进速率一般与桩机型号及钻头种类、钻头磨损程度有关。
不过此方法主要依赖施工经验,有一定误差。
3、根据钻渣、钻进情况,结合地质报告综合判断。首先根据地勘资料及设计图纸明确入岩要求,算出每根桩到达岩面的预控深度,要求机长钻到该深度后立即向技术人员报告,技术人员接到报告后要到现场查验出渣情况,看钻杆是否在异常振动,声音是否和平常的不一样,判断是否到岩层。如果岩层,开始记录入岩深度,每隔一段时间比如半个小时、一个小时,测量钻杆进入的深度,判断钻速,注意观察钻机是否有下钻,有时候班组为了省事,往往把钻速降低,然后就在原位空钻,所以要让钻杆下钻很关键。根据地勘资料及设计图纸提前估算出达到设计岩层深度需要的时间,全程跟踪直至钻至图纸要求的嵌岩深度后即满足要求。
4、终孔前采取钻取岩样进行判定或通过超前钻(当基桩挖到持力层(一般强风化岩层即可开始进行超前钻)时,为查明基桩持力层下不少于5米范围内有无软弱夹层、空洞等不良地质作用而进行的勘探钻孔勘察)逐桩进行评定。通过超前钻的芯样判定持力层更科学、更准确,可有效的避免因施工经验判断失误而出现重大质量事故,同时也可避免参建各方对入岩判定的各执一词而导致现场施工进度受阻。因逐桩进行超前钻,工程量较大,因此在现场实际施工过程中需要合理安排超前钻的进场时间,对施工现场提前进行施工分区及部署。综合上述多种判定入岩方法来看,利用超前钻判定入岩深度是目前较为行之有效的方法。
岩层判定实例
岩层深埋地下,情况极其复杂,判断是否进入持力层不仅重要而且有一定难度。如果判断不准,不仅是影响工程造价,还将会对单桩承载力产生影响,甚至造成工程的结构安全隐患。
一、在整个桩基施工前,甲方、乙方、监理、勘察设计应一起确定桩基持力层基岩判定原则,制定相关标准。
二、仔细阅读工程地质勘探资料,绘制出每个桩体持力层顶端标高等高线,待施工中钻孔深度达到等高线附近时可进行判别。由于等高线为根据钻孔资料推测绘制而成,当持力层岩面起伏较大时可能相差较大。
三、认真进行钻孔记录,详细了解钻进情况。根据现场观察,桩基入岩后往往钻进较平稳,不会出现跳钻、别钻现象,钻进速率在强风化层中一般为20~50cm/h,在中风化层中为<20cm/h。钻进速率一般与桩机型号及钻头种类、钻头磨损程度有关。
四、仔细检查岩样(钻进返渣)。强风化层岩样一般棱角不明显,多为次棱及次圆形,粒径一般5~12cm,硬度较低,矿物风化蚀变较强,多见石英及长石颗粒;中风化层岩样多为棱角形及刃角形,粒径3~8cm,硬度较高,矿物较新鲜。碎石层岩样一般成份较杂。
五、如果发生桩深变化很大或甲方对持力层入岩有怀疑时,可以采用钻芯取样的方法鉴定。
由于钻孔入岩的单价相对较高,只有准确地进行入岩判断,才能合理地确定桩基工程的造价。
作者简介:赵勋(出生年份1988—),性别男,民族土家族,籍贯湖北建始,项目建设一级主管/工程师,学历本科, 研究方向:项目建设管理