嵌岩灌注桩施工质量控制方法

嵌岩灌注桩施工质量控制方法

王军升

一、前言

与其它类型的桩基相比，嵌岩钻孔灌注桩具有以下优点：一是嵌岩部分充分利用基岩的承载性能，具有较高的侧阻力和桩端阻力；二是因基岩压缩性小，单桩的沉降小，群桩沉降不会因群桩效应而增大，群桩承载力也不会因群桩效应而降低；三是以嵌岩桩为基础的建筑物在地震过程中所产生的地震效应弱，抗震性能较好。但群桩嵌岩钻孔灌注桩要求每根桩都必须合格，不允许有任何疏忽，这就要求施工技术人员把好每个质控要点。南方某渔港码头工程桩基基础采用了嵌岩灌注桩，在施工过程中取得了成功，且积累了一定的经验。

二、工程概况

本工程码头部分采用φ900嵌岩灌注桩，共164根，有效长度在21.5～25米之间，码头灌注桩均为嵌岩灌注桩，设计要求全断面嵌岩1米。拟建场地在桐照村东侧，以海涂为主，码头区后方为浅海区，海涂地势平缓，坡度1°～2°，泥面标高一般1.0～2.0m，码头区稍陡。场地地貌类型为浅海～潮间带淤泥积滩涂。码头东南侧100m外为一悬山。施工工艺流程见图一

本文着重就本工程成孔中中风化判定环节及二清检查中沉渣测定环节采用的方法作一定介绍。

三、中风化判定

本工程、根据地质情况分析桩长大致在20～25米之间，因此大部分承载力都得依赖端承力来维持。该工程所处地地质条件极其复杂，在施工中发现有挤压破碎带、夹层、断层，且部分区域由碎石层、块石层直接进入中风化岩层。因此如何正确判断是否进入中风化基岩不仅重要而且有一定的难度。如果判断不准将会对单桩承载力产生一定影响，如果过严将会给施工进度造成很大压力，同时会造成投资浪费，增加施工成本。根据地质情况反映本工程所在地中风化岩面倾角约为30度（见图二）

（图一）

（图二）

要确保全断面进入基岩面就必须保证返样新鲜岩样达到一定的含量，但究竟初定中风化时新鲜岩样含量为多少是施工控制的焦点，在施工初期我们就针对该矛盾做了一个实验：即当新鲜岩样含量分别为20%、50%、80%时分别记下孔深，然后再在该孔位上用小钻机取芯，根据取的芯样经施工单位、监理、工勘部门共同研究确定当新鲜岩样含量大于80%时认定桩基全断面进入中风化。再根据本工程采用的钻机性能（见表一）以及经验统计对冲击钻头、牙轮钻头制定出如下初定中风化标准：

1、进尺：中风化进尺小于10cm/h，包括牙轮钻、冲击钻;

2、钻机应平稳;

3、岩样新鲜、棱角分明，且新鲜岩样含量大于80%;

4、与地质报告反映的预测孔深大致接近。

（表一）

注:前四种为回转钻机,后三种为冲击钻机,GCF-1500为冲击反循环钻机.

在施工中为防止误判的产生，我们采用初定中风化顶板和终孔两层把关即质检员根据以上定的几条标准初定中风化顶板并把岩样送给监理复验，监理复核同意后在岩样鉴定表上签字同意初定，并要求施工技术员每隔20cm取样一次每隔1小时在原始报表上记录一次，继续钻进1米后将岩样和原始报表送监理复验。如岩样无大变化，钻进时效较稳定则同意终孔。

下面将本工程中中风化岩样与其它土层返样岩样的差别小结如下：

1、中风化与含粘性土碎石层比较

（1）从岩样上：中风化岩样棱角分明，色泽亮，裂隙面有铁锰质渲染，且含晶屑，

节理裂隙中有方解石石脉充填；碎石层样磨圆度好，手感光滑，色泽较暗，无裂隙面。（2）从钻进参数看：中风化岩层牙轮钻头在钻进时平稳无抖动现象，钻进时效大致每小时7～8CM，有时仅为2～3CM；碎石层钻进时钻机抖动剧烈，钻进时效不稳定。

2、中风化层与滚石层比较

滚石层由于其特殊的形成机理往往表现为中风化状，甚至为微风化状。在本工程中滚石层滚石粒径一般在20～40cm，且颜色、矿物成分都与中风化岩层大致接近。因此靠返上岩样去判断往往行不通。主要要与地质报告及钻机的平稳程度来综合分析。当地质报告描述该孔位存在滚石层且已钻进到相应的标高时，应注意观察钻机的平稳情况及返上渣样颜色的变化，必要时应打一个地质鉴别孔来分析。

3、中风化与强风化比较

中风化与强风化主要区别于（1）中风化裂隙宽度为每米5～20条，强风化岩层裂隙密集。换言之中风化岩样裂隙面相应比强风化少。（2）强风化岩样断口及其所含矿物成分都已风化变色，中风化岩样断口及其所含矿物都未变色。在本工程中岩石节理裂隙间被方解石充填，在中风化层呈乳白色，在强风化层中风化成黑色。因此根据充填矿物颜色的变化也是正确进行中风化判断的重要依据之一。

4、关于断层及夹层的处理

由于构造应力的作用岩层易形成断层，当桩位于断层及其影响带时如何确定持力层及入岩深度是本工程中风化判定的一个难题。由于断层两盘间的相互错动、摩擦、搓碎，

使原来的岩石碎成角砾、细粉或泥（见图三）。根据现场观察踏勘本工程2#罐正处于一断层线上，断距较小大约为20cm，断层影响带宽度约10米，倾角约为30度，两断层相对错动较小，根据以上情况及现场取样及钻机钻机钻进参数综合制定出一标准：

1、初定岩样新鲜含量约50%且连续钻进1m以上；

2、钻机每小时进尺可适当放宽至12cm/h；

3、终孔新鲜岩样含量必须大于50%；

4、要求进破碎带2~4米，具体进入深度由终孔时新鲜岩样来确定。新鲜样含量较高取低限，含量较低取高限（4m），最终经对处于破碎带的桩进行大应变动测其极限承载力达到设计要求，这样既节约了投资也相应缩短了工期。

（图三）

四、关于二清沉渣测定

对于嵌岩灌注桩沉渣过厚不仅会影响承载力的发挥，同时会导致桩沉降过大。嵌岩桩沉渣要求为5cm，相当严格。但在实际施工过程因测绳延伸往往测出的数据误差较大，究竟怎样才能准确测出沉渣厚度，我们在工程施工中总结出一套行之有效的方法。

1、对于钻机成孔灌注桩：

H实=钻杆总长度（L1）+钻头高度（H1）-机上余尺（L2）-机高（H2）。因为四个数据L1、H1、L2、H2都是能准确测量出的数据且误差较小，因此对于钻孔嵌岩灌注桩来说其实际孔深是能准确测出的，针对此种情况我们采用了在二清后用测饼去测出孔深，（测饼为扁平状，底面积较大，放到沉渣上沉陷小可忽略）而沉渣厚度=实际孔深（H实）-H测饼，采用这种方法就能准确地测出沉渣厚度。

2、对于冲击成孔灌注桩：

冲击成孔灌注桩因为其采用的是钢丝绳吊冲锤冲击成孔，如果采用直接通过钢丝绳量