公路桥梁钻孔灌注桩入中风化硬质岩判定

1、公路桥梁钻孔灌注桩入中风化硬质岩判定摘要：钻孔灌注桩适用土层范围广泛、施工工艺成熟、非挤土、桩径、桩长 可调整、单桩承载力大高、嵌岩深度可按设计要求调整、施工质量稳定、沉降小、 不受地下水位高低影响等优点，基本不受岩土层性质约束，可以根据场地的工程 地质条件、上部荷载要求选用不同的桩径、桩长来满足设计要求。关键词：公路桥梁；钻孔；灌注桩入；硬质岩；判定1引言在山间海积平原、坡洪积斜地部位公路桥梁因覆盖层厚度不大，上部土层力 学性质较差或一般，浅基础一般难以满足上部荷的要求，通常会选用钻孔灌注桩 基础以下部中、微风化基岩为桩端持力层，且桩端承受大部分上部荷载，为端承 桩或摩擦端承桩，嵌岩深度有一

2、定要求，桩端是否进入持力层对承载力的影响巨 大，因此，钻进过程中对持力层（岩面标高）的正确判定，是质量控制的一个 关键环节，也影响着工程造价、工期。而嵌岩钻孔灌注桩成孔施工过程中的入岩 判定，无统一的标准，本人在担任329国道舟山段改建工程地勘代表期间，参与 了该项目高架桥梁1000余根钻孔灌注桩的入中风化基岩判定工作，现项目已近 尾声，结合工程实践经验，对本项目的钻孔灌注桩的入岩判定工作进行总结和探 讨，希望能对同类工程硬质岩的入岩判定提供一定的参考。2项目地质环境背景2.1工程概况329国道舟山段改建工程起点为舟山市鸭蛋山码头，终点为东港徐家村（现 329国道与平东线交叉口），路线全长约4

3、9.337km。其中白泉至沈家门段 （K32+632.653K49+337）按双向六车道设计，特别是白泉至徐家村段兼顾城市 快速路功能，大部分以高架形式通过，因上覆土层厚度不大，工程力学性质较差 一般，桥梁承载力要求高，设计要求高架桥桩基持力层为中风化凝灰岩，桩端 入岩是否满足设计要求是本项目高架桥质量控制的关键因素之一。2.2地层岩性场地浅表部地层为海积、冲海积的淤泥质黏土、粉质黏土，中部为冲洪积的 （含砾）粉质黏土、（含黏性土）砾砂、（含黏性土）圆砾、卵石和坡洪积含碎 石粉质黏土、含黏性土砾砂、角砾或碎石，下部为强、中风化玻屑凝灰岩，埋深 一般在3040 m左右。中风化玻屑凝灰岩单轴饱和抗

4、压强度范围值50.0 110.0MPa，平均值 79.70 MPa。3入岩判定的基本准备工作工程施工前，由业主单位牵头请勘察设计单位对桩基施工单位、监理单位、 分包单位进行技术交底，研究本项目工程地质勘察报告，熟悉桩基所在 桥位勘探钻孔的布置间距、位置、工程地质剖面图、钻孔柱状图、岩样（天然） 单轴抗压强度，分析场地内中风化岩层纵向、横向变化走势。了解施工图纸及 设计要求，包括桩径、桩长及持力层选择情况，桩端嵌入岩层深度。把勘察报告中勘探孔平面位置图和工程地质纵、横剖面图投影到设计总平和 设计纵、横断面图上，据投影图可以看到桥位处地层情况和中风化基岩面的起伏 情况，各墩位处中风化玻屑凝灰岩的标

5、高、埋深情况及上部各地层的岩性、厚度、 物质组成、分布情况。根据投影好的设计平面图，对照勘探钻孔与桩位相对位 置，桩位距勘探钻孔越近，桩位处的中风化玻屑凝灰岩的层面标高与桩位处越接 近，否则层面标高可能相差较大。结合周边地形大致预判各墩位各桩位处的中等 风化玻屑凝灰岩的标高、起伏情况。把投影好的设计总平和设计纵、横断面图打印好分发给各参建施工机台、现 场技术管理人员、监理等。4施工过程中的入岩判定4.1根据钻机钻进过程中阻力大小和振动情况及进尺速度等初步判定对于每1台钻机对应的每1根桩位，对照准备工作中设计平面图和设计纵、 横断面图大致确定每台钻所在桩位的地层岩性、深度、厚度、入岩标高或深度，

6、 钻机进入不同的地层钻机反应是不一样的，这个具体的操作人员最为清楚，根据 钻机钻进过程中阻力、振动、钻进速度及泥浆颜色的变化能大致判断钻头所在的 地层。本项目钻孔灌注桩成孔所用钻机型号：冲击钻为JK6、JK8，旋挖钻机为 XR400D。1、钻进速度：钻机钻进速度的快慢是判定入岩的重要依据，钻机机组认真仔 细真实记录回次每班次的起止时间、钻进深度等。第四系覆盖层主要为含黏性土 角砾、含碎石粉质黏土、含黏性土碎石等，分布不均匀，颗粒间充填黏性土，局 部夹粉质黏土透镜体，钻进速率快慢不一，而进入中风化玻屑凝灰岩后由于岩石 强度较大，钻进速度明显变慢，冲击钻机钻进速度一般在0.050.10m/h，旋挖

7、机 钻进速度一般在0.200.30m/h，越往下越慢。2、钻机阻力、振动情况：冲击钻机在上部粉质黏土层、碎石土层振动相对较 小，进入强、中振动较大。旋挖钻机在第四系覆盖层含黏性土角砾、含碎石粉质 黏土、含黏性土碎石层中钻进，钻杆跳动，阻力时大时小，进入强、中风化玻屑 凝灰岩层后阻力明显增大，阻力持续、平稳，还能听到“咔咔”声音。3、泥浆循环液颜色：及时注意观察泥浆颜色的变化情况，循环泥浆因钻遇地 层颜色的不同会随着改变，引起泥浆颜色、稠度变化，中风玻屑凝灰岩一般青灰 色等，进入岩石后泥浆循环液的颜色一般为青灰色，一般为岩石本色的颜色，而 上部第四系覆盖层地层钻进过程中泥浆的颜色一般都是土黄色、

8、灰色为主，据泥 浆的颜色能大致判断钻头所在地层的岩性。4.2据渣样判断根据现场现场钻进情况结合设计平面图、设计纵、横断面图，大致判断钻机 是否钻遇强、中风化玻屑凝灰岩，然后根据渣样判断是否入强、中风化玻屑凝灰 岩。根据孔口捞出的渣样进行判定，最为直接和可靠。钻头钻取的岩石碎屑随 泥浆循环到沉淀池，在监理单位见证下在出浆口用筛网捞取岩渣后用清水冲洗 干净，将渣样颜色、断口形状、矿物成分、数量、风化程度及节理特征与地质 勘察报告中强、中风化玻屑凝灰岩的颜色、矿物成分等对比，根据渣样特征，判 定是否进入持力层。正循环钻机循环至孔口的渣样往往滞后较多，刚入岩时混有 上部岩土层砂砾、碎石较多，颜色较杂，

9、越往下则颜色越单一。进入持力层界面 所获得的岩渣应具有地质报告所描述的品质和特征，进入中风化玻屑凝灰岩层时， 应多次见证取样，每隔0.30.5m留渣样保存，保证判断中风化玻屑凝灰岩持力 层界面的正确性，以备复核。旋挖机能够把钻头钻取的渣样提钻后可直接带出地面，打开钻头后可将渣样 直接装取渣样冲洗干净，进行观察对比，判断的正确性较高，基本上根据渣样、 结合钻进情况、地勘剖面正确确定中风化玻屑凝灰岩层面的深度或标高。另外如同一墩位已有工程桩已成桩，也可参考同墩位已成桩的入岩情况来判 定该桩的岩面标高，此方法可靠性较好。5入岩判定应注意的问题1）公路在山前部位中风化玻屑凝灰岩在纵向、横向变化均起伏较

10、大，岩石 风化程度和岩层面起伏状况与地质剖面图表示的并不一致。同一承台下各桩中 风化玻屑凝灰岩标高长度相差数米，而勘察报告中钻孔（勘探点）间距过大， 有的墩位并无钻孔，据地勘剖面推测的中风化玻屑凝灰岩往往与实际有出入或出 入较大，有时只能作为参考，使施工、监理缺乏依据。2）勘察报告对岩层风化等级定性有偏差。目前，划分岩石风化程度的定量 指标多是范围值，岩石从强风化至中风化渐变过渡也没有明确的界线，因不同的 技术人员对岩石风化程度的理解不同，野外判别岩石风化程度标准并不一致，但 有些岩石芯样破碎但属于中风化岩，有的则岩石完整却属强风化岩。一旦岩 石风化程度错判一个等级，就会造成基桩承载力下降、不

11、足或过于保守，有可 能成为缺陷桩或浪费桩长。3）本项目勘察时钻孔是隔墩布置的，一半墩位是没有钻孔的，没有钻孔的墩 位如高出或低于前后两孔连接线很多或与相邻桩基终孔相差极大时（一般按 H/L20.5, H为两孔间基岩面的高差，L为本墩位桩孔中心点与钻孔间距），据钻 机钻进阻力、振动情况、渣样等难以确定或分歧较大时则需进行钻探取芯验证或 用旋挖机可用取芯钻头直接钻取岩芯判定，避免将强风化岩层误判为中等风化岩 层，从而引发质量问题或质量事故。6对勘察、施工单位的一点建议1）本次位于山前波洪积斜地上的桥梁桩基持力层起伏较大，勘察钻孔间距较 大，未能全部控制下部桩基持力层的起伏变化情况，勘探工作量应根据

12、初勘时不 同部位桥梁桩基持力层的起伏情况确定详勘工作量，对于初勘时中风化持力层平 缓起伏不大的地段详勘时可隔墩布置勘探孔，对持力层起伏较大地段在费用允许 的情况下应适当加密地质勘探孔，应每墩布孔甚至每桩布置钻孔，必要时进行施 工勘探，以查明持力层的起伏情况，保证桩端进入持力层达到设计要求。2）桩端进入持力层情况的判断不能仅以施工设计图为依据，无勘察钻孔墩位 上的桩长设计单位也是根据地勘单位的地勘剖面来确定，也是根据此墩前后钻孔 的持力层起伏情况推测的，持力层真实起伏情况并非如此，施工单位对于桩基进 入持力层情况的判定应根据地勘剖面、钻机钻进情况、渣样综合判定，切不可根 据单一依据来判定，对于实在出入较大的部位难以准确判定的有时尚需适当补 充钻孔进行施工勘察，也可用成孔钻机