大直径嵌岩桩施工勘察孔深的确定

大直径嵌岩桩施工勘察孔深的确定

一、概述

近几年随着经济的高速发展，城市内土地资源的稀缺，越来越多的建构筑物需要在各类基岩裸露或埋藏较浅的地区进行开发建设，而在此地区内，大直径嵌岩桩基础有较广泛的应用。我国幅员辽阔，地质地貌类型多样，对于一些特殊基岩埋藏区，如岩溶、孤石发育区，桩基开挖前需要进行施工勘察，以查明桩底的详细地质情况。

根据统计资料，我国碳酸盐岩裸露分布区面积约130km2，埋藏分布区面积约70km2，花岗岩类岩石出露面积约86km2，连同埋藏分布区面积也在100km2以上，二者分布面积合计达我国疆域面积的1/3。因此，在这些地区进行的大直径嵌岩桩施工勘察工作有着广阔的前景。

二、嵌岩桩施工勘察孔深确定的一般性原则

施工勘察的中心问题，就是对勘察钻孔深度的确定。一般来说，钻孔深度d 由岩面深度d0、嵌岩深度h、桩底稳定层厚度d1、抗冲切/倾覆调整深度d2及桩顶预留浮动深度d3加和而成，即：

d=d0+h+d1+d2+d3

（1）岩面深度d0一般为中～微风化基岩的稳定岩面，随钻孔实际情况确定；孤石、溶洞、互层发育的地区，d0应为穿过上述不稳定体的稳定岩层顶面。对于一桩多孔的施工勘察，d0应取各孔稳定岩面深度的最大值，并应考虑孔口高程的起伏影响。

（2）嵌岩深度h可按《建筑桩基技术规范》第3.3.3第二条规定：“对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d 且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。”

（3）桩底稳定层厚度d1按《岩土工程勘察规范》4.9.4条规定：“勘探孔的深度应符合下列规定：……对大直径桩，不得小于5m……对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下3～5d，并穿过溶洞、破碎带，到达稳定地层。”但该规范描述略有模糊，后附条文说明亦未予以说明。《高程建筑岩土工程勘察规范》4.2.3条的2到5款对一般性基岩、花岗岩、岩溶及互层岩石均分条予以规定，具有较好的参考价值：

“对一般岩质地基的嵌岩桩，勘探孔深度应钻入预计嵌岩面以下1d～3d，对控制性勘探孔应钻入预计嵌岩面以下3d～5d，对质量等级为Ⅲ级以上的岩体，可适当放宽；”

“对花岗岩地区的嵌岩桩，一般性勘探孔深度应进入微风化岩3～5m，控制性勘探孔应进入微风化岩5～8m。”

“对于岩溶、断层破碎带地区，勘探孔应穿过溶洞、或断层破碎带进入稳定地层，进入深度应满足3d，并不小于5m；”

“具多韵律薄层状的沉积岩或变质岩，当基岩中强风化、中等风化、微风化岩层呈互层出现时，对拟以微风化岩作为持力层的嵌岩桩，勘探孔进入微风化岩深度不应小于5m。”

实际工作完全可参照此条目进行，但对于岩溶地区的嵌岩桩勘察，为更准确估计顶板安全厚度，后文将进行更精确的估算，为实际勘察提供有价值的参考。

（4）根据实际勘察经验，由于表层岩溶发育或差异风化强烈的导致基岩面起伏较大的场地，钻孔深度应根据邻近孔位或地区起伏度，适当予以加深。《建

筑地基基础设计规范》6.5.1的第六条规定：“当基础附近有临空面时，应验算向临空面倾覆和滑移稳定性。存在不稳定的临空面时，应将基础埋深加大至下伏稳定基岩；亦可在基础底部设置锚杆，锚杆应进入下伏稳定岩体，并满足抗倾覆和抗滑移要求。同一基础的地基可以放阶处理，但应满足抗倾覆和抗滑移要求”。该条条文说明还提到：“基岩面起伏剧烈，高差较大并形成临空面是岩石地基的常见情况，为确保建筑物的安全，应重视临空面对地基稳定性的影响。”详细加深的尺度，后文将予以详细计算说明。

（5）由于钻探孔径相比桩径过小，在桩径范围内，基岩面会有一定量的起伏；而施工机具的限制使得实际桩基开挖施工中，桩顶总会有或多或少的超挖现象。因此，如经业主同意，实际钻探中应预留一定的浮动深度，防止超挖导致桩底剩余量不满足稳定层需要。在非岩溶发育地段，桩顶预留浮动深度d3一般可取为0.5m；而在岩溶发育地段，此项深度可根据岩溶发育程度及桩径大小综合取值，如中等岩溶发育区、桩径1.5m左右可取为1m。

以上五条即为确定桩基施工勘察钻孔深度所应注意的事项，其中嵌岩深度h 和桩顶预留深度d3较容易确定；而对于孤石、岩溶发育地区，岩面深度d0需根据实际钻探及区域地质情况综合确定；串珠型或顶板厚度较大岩溶地段，桩底稳定层厚度d1也需要一定的精确计算，以提供准确参考；抗冲切/倾覆调整深度d2也将在后文予以计算说明。

三、对嵌岩桩施工勘察中特殊问题的说明

3.1花岗岩地区孤石发育的特点及岩面深度确定方法

3.1.1孤石发育的特点

在花岗岩风化壳较厚的东部、南部地区，其全风化～强风化花岗岩层中，由于球状风化产生了大小各异的孤石。根据以往勘察经验，孤石发育一般具有以下特点，参见下图3.1-1：

图3.1-1 花岗岩地区孤石分布剖面示意图

（1）孤石多分布于强风化岩层中，其次为全风化及残积土中。

（2）孤石多发育于基岩面起伏较大的地段。如图3.1-1中，②～③情况的孤石最常见，因为此处是基岩面起伏转折的地段，节理裂隙发育，岩体较破碎，易发育孤石。④～⑤情况的孤石厚度多较小，一般不大于1m，其分布的最高高度与区域微风化岩面最高处基本相当。

（3）孤石的揭示厚度一般较小，小于2.5m的孤石数量约占总数的80%以上。

（4）孤石一般仅发育一到二层，多层的极为少见。

（5）孤石中多为微风化岩石，少量中风化。一般较完整，岩芯呈圆柱状，裂隙发育少，成分以抗风化能力较强的粗～伟晶石英质为主。孤石的风化程度与周围岩土相比，常常会有较大的突变。

3.1.2孤石与中～微风化基岩的区分

在有超前钻孔的桩位，钻孔穿过孤石后岩石的风化程度会增加，如由微风化变为强风化，则上部穿过的中～微风化地层就是孤石。实际冲孔施工中，即可根据超前钻孔数据穿越孤石。

若孤石厚度（直径）较大，钻孔在控制的深度内未穿过孤石，通过与区域剖面资料对比本孔中～微风化面也在合理范围内，若不考虑偏心作用，在保证桩底完整的情况下，该孤石上嵌岩桩的单桩承载力亦可以达到正常嵌岩桩的40%～