复杂地质条件下大直径长桩冲击钻机成孔质量的控制一

1、复杂地质条件下大直径长桩冲击钻机成孔质量的控制（一） 摘要:介绍了广州市地铁四号线车站 1 1 标高架车站和区间桩基础 冲孔灌注桩施工中遇到的施工难题及其解决方法：利用超前钻探手段， 根据不同地层条件，采取相应的技术措施，控制孔壁坍塌、缩颈、桩孔偏斜以及减少在冲孔过程中常遇的卡钻、埋钻等问题。 关键词:复杂地质大直径长桩超前钻探冲击钻机成孔 1 1 工程概况 1.11.1 设计 广州市地铁四号线车站 1 1 标包括石站和海傍站高架车站站台及站房，车站站台及区间柱间距为 25m,25m,车站轨道梁采用预制后张预应力混凝土箱形梁,除站厅及部分设备与管理用房外均架空。采用嵌岩端承桩基础， 桩径分 1

2、.2m1.2m、1.5m1.5m 两种，站台及区间墩采用双柱，每柱下四桩承台，站房部分多为两桩承台，其中 1.21.2 m m 桩径约 100100 根,1.5m,1.5m 桩径约 8080 根,多数桩长超过 50m,50m,最大桩长 80m80m 1.31.3 工程地质 本场地属于丘陵地貌，地表水系发育，河涌、沟塘遍布，根据地质初勘资料站场地内由上到下的各地层岩性为：人工填土层土层厚 0.509.70m,0.509.70m,土层平均厚度1.48m1.48m。 海陆交互相沉积淤泥层饱和，流塑，含有机质、细砂、贝壳碎片等，土层厚 1.207.50m,1.207.50m,土层平均厚度 3.41m3

3、.41m。 海陆交互相沉积中粗砂层饱和，松散状，层厚 1.203.50m,1.203.50m,平均厚度 2.42m2.42m。 混合花岗岩类残积土层土性为砂质黏性土，具有遇水软化、崩解特点。 层厚 1.301.3021.50m,21.50m,平均厚度 7.83m7.83m。 混合花岗岩全风化带风化剧烈，裂隙发育，岩芯呈坚硬土柱状，遇水易软化、崩解。层厚1.801.8018.00m,18.00m,平土匀厚度 6.88m6.88m。 混合花岗岩强风化带岩芯呈半岩半土状、碎块状，岩石风化不均，多夹中 风化岩块,可见球形风化现象。层厚 1.301.3039.20m,39.20m,平均厚度 10.97m

4、10.97m。混合花岗岩中风化带岩石组织结构部分破坏，裂隙较发育，可见多组裂 隙，倾角6060。，层厚 0.500.5018.00m,18.00m,平均厚度 5.09m5.09m。 1.31.3 工程地质评价 本段地貌属珠江三角洲冲积平原，砂层分布较广，厚度较大，下伏基岩为白垩系碎屑岩，地下水补给来源较充沛，地下水丰富，属于岩土工程条件复杂地段，存在如下影响：软土:软土强度低，易流变的特点，钻（冲）孔桩施工时易产生缩颈问题。砂土:本区砂土多为饱和、松散中密，钻（冲）孔桩施工时易发生塌孔。软弱夹层：白垩系沉积岩中软弱夹层较为发育，存在大量透镜体，导致岩质不均，岩石强度和岩面起伏变化大。 2 2

5、施工中的超前地质钻探 根据设计要求，桩的终孔原则：轨道梁下的桩基可进入连续中风化岩层深度3D3D（D D 桩直径），或进入连续微风化 1.5D1.5D 或进入中风化加微风化的深度3D;3D;且桩下中风化层或微风化层岩层厚度 A3DA3D 设计虽然给出了详细的地质勘察报告，但由于地质条件较复杂，桩位也有调整，所以不能满足桩成孔的质量要求，特别是桩穿过的详细土层情况和桩端持力层高程 不能准确判断，为此，决定采用超前钻探手段，准确判定桩位地质状况。 超前钻探桩位的选取 地质资料显示，基岩面起伏较大，软弱夹层多，根据文献 1 1的规定:对于端 承桩和嵌岩桩，当相邻两个勘探点揭露出的层面坡度10%10%

6、寸，应根据具体工程条件适当加密勘探点；复杂地质条件下的柱下单桩基础应按桩列线布置勘探点，并宜每桩设一勘探点；嵌岩桩钻孔应深入持力岩层 A A3 35 5 倍桩径。文献 2 2对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下 3D3D5D5D 并穿过溶洞、破碎带，到达稳定地层。 为此根据设计桩位情况，选取每个墩柱的对角桩、站房双柱承台先施工桩作为勘探点，使点位分布较均匀，保证钻探资料有较广泛的参考意义。 扣除详勘资料中已有的钻孔，共选取了 3636 个勘探点，探孔深度参考详勘资料，在保证设计嵌岩深度的前提下，继续向下钻进5D5D 钻探设备的选择 选择广东探矿厂生产的 GYGY- -1A1A 型油压回转地质钻机，配

7、备 91mm91mm 单管金刚石钻具，以便能够进行岩芯钻探并进行取样。为加快施工进度，两台钻机同步进行施工。 超前钻探的实施 勘探点选定后，为减少对桩基施工的影响，各探孔钻探顺序依据桩基施 工顺序进行。为保证钻探能够正确反映实际的地质状况，给桩基成孔提供可靠的参考依据，超前钻探实施过程中注意做到以下几点： 1 1）勘探点定位要准确，全部位于桩位中心，孔口高程也要进行测量，以便桩基施工时对照参考，同时与详勘资料比较，为相邻桩位提供参考。 2 2）根据设计要求，桩端以下 3D3D 为完整的岩层，钻探过程中及时检查岩样与进尺情况，保证闭孔时的总孔深和入岩长度，以利于冲孔桩施工时作为终孔的重要参考资料

8、。 3 3）为准确判断下部各土层分层厚度，钻进深度和岩土分层深度的量测精度，应土 5c5c 商格控制非连续取芯钻进的进尺，使分层精度符合要求。 4 4）为保证岩（土）样的采集率，采取短进尺的方式，约 1m1m 左右提取一次岩（土）样，岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整岩体确保不低于 80%80%较破碎和破碎岩体 A A65%65% 5 5）根据现场钻探进尺情况，提前请专业地质监理到现场确定后闭孔、移机。 钻探资料的记录及使用 为使资料记录真实及时，安排专人负责按钻进回次逐段填写，以免事后追记产生错误。钻探现场岩（土）样的判断采用肉眼鉴别和手触方法。岩 土芯样用专门制作的木盒保存，各地层岩性按

9、照由上到下的顺序贴好标签并用塑料袋封存，标签上注明钻孔标号、岩性、分层厚度、层顶高程，简略的描述等。岩（土）样保存时间至工程验收完毕为止，同时拍摄岩芯、土芯彩照纳入勘察资料。钻探结果采用钻孔野外柱状图表示，按照实际勘察结果编列成册。 现场实际工程地质评价 通过现场超前钻探，结合详勘地质资料，评价本施工场区为：明塘发育，淤泥层和砂层分布较广，厚度较大，浅部岩体风化强烈，风化程度很不均匀，场区断裂构造较为发育， 风化深浅受断裂构造影响较明显， 局部地段中风化岩面局部陡变，其中风化残积砂质黏性土层部分地段较发育，强风化岩中夹中风化岩块、球形风化等。 本施工场地属于岩土工程条件复杂地段，含有软土、砂层、多分布透镜体等，对桩成孔存在如下的影响： 1 1）