復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑長(zhǎng)樁沖擊鉆機(jī)成孔質(zhì)量的控制

1、復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑長(zhǎng)樁沖擊鉆機(jī)成孔質(zhì)量的控制摘要:介紹了廣州市地鐵四號(hào)線車站1標(biāo)高架車站和區(qū)間樁基椽沖孔灌注樁施工中遇到的施工難題及其解決方法:利用超前鉆探手段,根據(jù)不同地層條件,采取相應(yīng)的技術(shù)措施,控制孔壁坍塌、縮頸、樁孔偏斜以及減少在沖孔過程中常遇的卡鉆、埋鉆等問題。關(guān)鍵詞:復(fù)雜地質(zhì)大直徑長(zhǎng)樁超前鉆探?jīng)_擊鉆機(jī)成孔1工程概況1.1設(shè)計(jì)廣州市地鐵四號(hào)線車站1標(biāo)包括石站和海傍站高架車站站臺(tái)及站房,車站站臺(tái)及區(qū)間柱間距為25,車站軌道梁采用預(yù)制后張預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁,除站廳及部分設(shè)備與管理用房外均架空。采用嵌巖端承樁根底,樁徑分1.2、1.5兩種,站臺(tái)及區(qū)間墩采用雙柱,每柱下四樁承臺(tái),站房部分多

2、為兩樁承臺(tái),其中1.2樁徑約100根,1.5樁徑約80根,多數(shù)樁長(zhǎng)超過50,最大樁長(zhǎng)80。1.2工程地質(zhì)本場(chǎng)地屬于丘陵地貌,地表水系發(fā)育,河涌、溝塘遍布,根據(jù)地質(zhì)初勘資料,站場(chǎng)地內(nèi)由上到下的各地層巖性為:人工填土層土層厚0.509.70,土層平均厚度1.48。海陸交互相沉積淤泥層飽和,流塑,含有機(jī)質(zhì)、細(xì)砂、貝殼碎片等,土層厚1.207.50,土層平均厚度3.41。海陸交互相沉積中粗砂層飽和,松散狀,層厚1.203.50,平均厚度2.42?；旌匣◢弾r類殘積土層土性為砂質(zhì)黏性土,具有遇水軟化、崩解特點(diǎn)。層厚1.3021.50,平均厚度7.83?；旌匣◢弾r全風(fēng)化帶風(fēng)化劇烈,裂隙發(fā)育,巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀

3、,遇水易軟化、崩解。層厚1.8018.00,平均厚度6.88。混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀,巖石風(fēng)化不均,多夾中風(fēng)化巖塊,可見球形風(fēng)化現(xiàn)象。層厚1.3039.20,平均厚度10.97。混合花崗巖中風(fēng)化帶巖石組織構(gòu)造部分破壞,裂隙較發(fā)育,可見多組裂隙,傾角60,層厚0.5018.00,平均厚度5.09。1.3工程地質(zhì)評(píng)價(jià)本段地貌屬珠江三角洲沖積平原,砂層分布較廣,厚度較大,下伏基巖為白堊系碎屑巖,地下水補(bǔ)給來源較充分,地下水豐富,屬于巖土工程條件復(fù)雜地段,存在如下影響:軟土:軟土強(qiáng)度低,易流變的特點(diǎn),鉆(沖)孔樁施工時(shí)易產(chǎn)生縮頸問題。砂土:本區(qū)砂土多為飽和、松散中密,鉆(沖)孔樁施

4、工時(shí)易發(fā)生塌孔。軟弱夾層:白堊系沉積巖中軟弱夾層較為發(fā)育,存在大量透鏡體,導(dǎo)致巖質(zhì)不均,巖石強(qiáng)度和巖面起伏變化大。2施工中的超前地質(zhì)鉆探根據(jù)設(shè)計(jì)要求,樁的終孔原那么:軌道梁下的樁基可進(jìn)入連續(xù)中風(fēng)化巖層深度3D(D:樁直徑),或進(jìn)入連續(xù)微風(fēng)化1.5D,或進(jìn)入中風(fēng)化加微風(fēng)化的深度3D;且樁下中風(fēng)化層或微風(fēng)化層巖層厚度3D。設(shè)計(jì)雖然給出了詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告,但由于地質(zhì)條件較復(fù)雜,樁位也有調(diào)整,所以不能滿足樁成孔的質(zhì)量要求,特別是樁穿過的詳細(xì)土層情況和樁端持力層高程不能準(zhǔn)確判斷,為此,決定采用超前鉆探手段,準(zhǔn)確斷定樁位地質(zhì)狀況。2.1超前鉆探樁位的選取地質(zhì)資料顯示,基巖面起伏較大,軟弱夾層多,根據(jù)文獻(xiàn)

5、1的規(guī)定:對(duì)于端承樁和嵌巖樁,當(dāng)相鄰兩個(gè)勘探點(diǎn)揭露出的層面坡度10%時(shí),應(yīng)根據(jù)詳細(xì)工程條件適當(dāng)加密勘探點(diǎn);復(fù)雜地質(zhì)條件下的柱下單樁根底應(yīng)按樁列線布置勘探點(diǎn),并宜每樁設(shè)一勘探點(diǎn);嵌巖樁鉆孔應(yīng)深化持力巖層35倍樁徑。文獻(xiàn)2對(duì)嵌巖樁,應(yīng)鉆入預(yù)計(jì)嵌巖面以下3D5D,并穿過溶洞、破碎帶,到達(dá)穩(wěn)定地層。為此,根據(jù)設(shè)計(jì)樁位情況,選取每個(gè)墩柱的對(duì)角樁、站房雙柱承臺(tái)先施工樁作為勘探點(diǎn),使點(diǎn)位分布較均勻,保證鉆探資料有較廣泛的參考意義?？鄢斂辟Y料中已有的鉆孔,共選取了36個(gè)勘探點(diǎn),探孔深度參考詳勘資料,在保證設(shè)計(jì)嵌巖深度的前提下,繼續(xù)向下鉆進(jìn)5D。2.2鉆探設(shè)備的選擇選擇廣東探礦廠消費(fèi)的GY-1A型油壓回轉(zhuǎn)地質(zhì)

6、鉆機(jī),裝備91單管金剛石鉆具,以便可以進(jìn)展巖芯鉆探并進(jìn)展取樣。為加快施工進(jìn)度,兩臺(tái)鉆機(jī)同步進(jìn)展施工。2.3超前鉆探的施行勘探點(diǎn)選定后,為減少對(duì)樁基施工的影響,各探孔鉆探順序根據(jù)樁基施工順序進(jìn)展。為保證鉆探可以正確反映實(shí)際的地質(zhì)狀況,給樁基成孔提供可靠的參考根據(jù),超前鉆探施行過程中注意做到以下幾點(diǎn):1)勘探點(diǎn)定位要準(zhǔn)確,全部位于樁位中心,孔口高程也要進(jìn)展測(cè)量,以便樁基施工時(shí)對(duì)照參考,同時(shí)與詳勘資料比擬,為相鄰樁位提供參考。2)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,樁端以下3D為完好的巖層,鉆探過程中及時(shí)檢查巖樣與進(jìn)尺情況,保證閉孔時(shí)的總孔深和入巖長(zhǎng)度,以利于沖孔樁施工時(shí)作為終孔的重要參考資料。3)為準(zhǔn)確判斷下部各土層分

7、層厚度,鉆進(jìn)深度和巖土分層深度的量測(cè)精度,應(yīng)5;嚴(yán)格控制非連續(xù)取芯鉆進(jìn)的進(jìn)尺,使分層精度符合要求。4)為保證巖(土)樣的采集率,采取短進(jìn)尺的方式,約1左右提取一次巖(土)樣,巖芯鉆探的巖芯采取率,對(duì)完好和較完好巖體確保不低于80%,較破碎和破碎巖體65%。5)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探進(jìn)尺情況,提早請(qǐng)專業(yè)地質(zhì)監(jiān)理到現(xiàn)場(chǎng)確定后閉孔、移機(jī)。2.4鉆探資料的記錄及使用為使資料記錄真實(shí)及時(shí),安排專人負(fù)責(zé)按鉆進(jìn)回次逐段填寫,以免事后追記產(chǎn)生錯(cuò)誤。鉆探現(xiàn)場(chǎng)巖(土)樣的判斷采用肉眼鑒別和手觸方法。巖土芯樣用專門制作的木盒保存,各地層巖性按照由上到下的順序貼好標(biāo)簽并用塑料袋封存,標(biāo)簽上注明鉆孔標(biāo)號(hào)、巖性、分層厚度、層頂高程

8、,簡(jiǎn)單的描繪等。巖(土)樣保存時(shí)間至工程驗(yàn)收完畢為止,同時(shí)拍攝巖芯、土芯彩照納入勘察資料。鉆探結(jié)果采用鉆孔野外柱狀圖表示,按照實(shí)際勘察結(jié)果編列成冊(cè)。2.5現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程地質(zhì)評(píng)價(jià)通過現(xiàn)場(chǎng)超前鉆探,結(jié)合詳勘地質(zhì)資料,評(píng)價(jià)本施工場(chǎng)區(qū)為:明塘發(fā)育,淤泥層和砂層分布較廣,厚度較大,淺部巖體風(fēng)化強(qiáng)烈,風(fēng)化程度很不均勻,場(chǎng)區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育,風(fēng)化深淺受斷裂構(gòu)造影響較明顯,部分地段中風(fēng)化巖面部分陡變,其中風(fēng)化殘積砂質(zhì)黏性土層部分地段較發(fā)育,強(qiáng)風(fēng)化巖中夾中風(fēng)化巖塊、球形風(fēng)化等。本施工場(chǎng)地屬于巖土工程條件復(fù)雜地段,含有軟土、砂層、多分布透鏡體等,對(duì)樁成孔存在如下的影響:1)軟土軟土強(qiáng)度低,易流變,鉆(沖)孔樁施工時(shí)

9、易產(chǎn)生縮頸或坍塌問題。2)砂土基坑內(nèi)砂層呈厚層狀連續(xù)分布,密實(shí)度差,振動(dòng)易產(chǎn)生液化,穩(wěn)定性差,鉆(沖)孔樁施工時(shí)易發(fā)生塌孔。3)軟弱夾層土層分布較為復(fù)雜,多分布透鏡體,巖層面風(fēng)化程度參差不齊,成孔過程中要注重掌握土層與地下巖層狀態(tài)。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.4)殘積土層施工時(shí)應(yīng)注意殘積土層和完全風(fēng)化巖層遇水易軟化、崩解,需加強(qiáng)樁基施工的護(hù)壁措施。5)巖面起伏中風(fēng)化巖面部分陡變,強(qiáng)風(fēng)化巖中夾中風(fēng)化巖塊、球形風(fēng)化等不利因素較多,需注意控制樁孔垂直度。3成孔過程的質(zhì)量控制和檢測(cè)31成孔質(zhì)量的控制成孔過程中,幾乎所有鉆孔都要穿過軟土、砂土、軟弱夾層等,入巖時(shí),巖層面起伏、巖性等也不同,如控制得不好,那么可

10、能會(huì)發(fā)生塌孔、縮頸、樁孔偏斜及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等,因此,在成孔過程中,根據(jù)地質(zhì)資料特別是超前鉆探資料對(duì)不同土層的高程、土層情況進(jìn)展比照,根據(jù)不同地質(zhì)條件和土層,隨時(shí)調(diào)整泥漿的相對(duì)密度及沖程,在成孔質(zhì)量控制方面做好下述幾項(xiàng)工作。1)軟土及淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)等軟弱土層中成孔,成孔速度過快會(huì)造成樁孔不規(guī)那么。淤泥層較薄時(shí),可向孔內(nèi)投入大量黏土和20以下的碎石,并采用1左右小沖程反復(fù)沖擊,使黏土和碎石擠入孔壁,以增加孔壁穩(wěn)定性;當(dāng)淤泥層較厚時(shí),采用鋼護(hù)筒支護(hù)孔壁,先壓入鋼護(hù)筒后沖孔,以防止坍孔和縮孔。泥漿相對(duì)密度控制在1.351.50之間,利用向孔內(nèi)投入黏土或參加清水來調(diào)整泥漿的相對(duì)密度。在軟弱土

11、層中成孔容易出現(xiàn)縮頸,成孔時(shí),應(yīng)加大泵量,在成孔一段時(shí)間內(nèi),孔壁形成泥皮,那么孔壁不會(huì)滲水,亦不會(huì)引起膨脹。另外,在灌注混凝土或下鋼筋籠前,可采用上下反復(fù)掃孔的方法,以到達(dá)設(shè)計(jì)的樁孔徑。2)黏土或粉質(zhì)黏土在砂質(zhì)或粉質(zhì)黏土中成孔,小沖程12,泵入清水或稀泥漿,經(jīng)常去除鉆頭上的泥塊。泥漿相對(duì)密度控制在1.31.4之間,對(duì)黏土層、亞黏土層泥漿相對(duì)密度宜控制在1.21.3之間。有地下水時(shí),應(yīng)親密注意是否夾有不透水層。當(dāng)下層的承壓地下水的水頭比下層的地下水位高時(shí),必須能保持足夠的泥水壓力。3)砂及砂土層對(duì)于砂、砂礫等土層,假設(shè)成孔速度過快,會(huì)產(chǎn)生樁的徑向擺動(dòng),而發(fā)生孔壁坍塌現(xiàn)象。在砂質(zhì)土中成孔,一般采用

12、小沖程12,泥漿相對(duì)密度控制在1.31.4之間,穿過地下水時(shí),必須使護(hù)筒內(nèi)保持1.01.5的水頭高度,特別是地下水有壓力時(shí),還要能保持足夠的泥水壓力。在砂層或粉質(zhì)黏土層發(fā)生坍孔時(shí),可用碎石(小礫石)夾黏土回填到坍孔位置以上,并進(jìn)步泥漿濃度或改善泥漿性能,加高孔內(nèi)水位重新沖孔,屬深層坍孔時(shí),可用在坍孔位置灌注低標(biāo)號(hào)水下混凝土加固孔壁的方法處理。4)風(fēng)化巖層樁開孔至入巖后,開場(chǎng)向孔內(nèi)參加清水或稀泥漿來降低泥漿相對(duì)密度,泥漿相對(duì)密度控制在1.3左右,采用大沖程34,鉆孔過程中勤掏渣,及時(shí)將孔內(nèi)殘?jiān)懦隹淄?以免孔內(nèi)殘?jiān)?出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。3.2成孔質(zhì)量的檢測(cè)用測(cè)繩檢測(cè)樁端到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后,采用6長(zhǎng)探籠

13、檢測(cè)成孔情況,未發(fā)現(xiàn)較大的斜孔、彎孔、縮孔,然后分節(jié)吊裝鋼筋籠就位,灌注水下混凝土后,根據(jù)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求,分別采用聲測(cè)法和動(dòng)測(cè)法進(jìn)展樁基質(zhì)量檢測(cè),該工程全部樁均為、類樁,樁成孔質(zhì)量控制較好。4結(jié)語通過對(duì)軟弱土環(huán)境復(fù)雜地質(zhì)條件下,樁端入巖5070的大直徑長(zhǎng)樁的施工,主要有以下幾點(diǎn)體會(huì):1)復(fù)雜地質(zhì)條件下,深化基巖的大直徑長(zhǎng)樁,成孔作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),穿過地層多,確保樁根底質(zhì)量的關(guān)鍵就是首先保證成孔的質(zhì)量;2)確保樁基成孔的質(zhì)量的重點(diǎn),就是根據(jù)不同的地質(zhì)條件,采取不同的樁錘落距、泥漿濃度、參加小塊石等工藝措施,而斷定地質(zhì)條件首先要明確施工場(chǎng)地的地質(zhì)勘察報(bào)告,在地質(zhì)勘察不能滿足要求或地質(zhì)條件比擬復(fù)雜的條件下,需要進(jìn)展比?建筑樁基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ9494?要求加密的地質(zhì)勘探,以便獲得足夠的地質(zhì)資料,作為樁基成孔質(zhì)量控制的根據(jù);3)通過加密地質(zhì)鉆探獲得詳細(xì)地質(zhì)勘察資料,會(huì)增加部分施工本錢,但在不明復(fù)雜地