淺談復(fù)雜地層中的沖孔嵌巖樁施工

李 勇

1 場地工程地質(zhì)概況

本場地位于膠州灣青島市黃海之濱，顯浪咀東南海岸線上，西部為薛家島。本場地是經(jīng)強(qiáng)夯加固處理后的回填碎石層，土層主要有4層，分別為機(jī)械堆填層、殘留淤泥層、砂(礫)質(zhì)粘性土層和強(qiáng)中風(fēng)化基巖堆填層。以風(fēng)化砂開山土石為主，成分復(fù)雜，均勻性差，厚度9 m～16 m不等。殘留淤泥層厚度為1 m～3 m不等。

根據(jù)鉆探資料第四系自上而下共分為三層:①淤泥質(zhì)粘土，②砂礫質(zhì)粘性土層，場區(qū)基巖為③花崗巖。

2 設(shè)計(jì)要求

本工程嵌巖灌注樁直徑1200 mm，樁端要求進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖不小于1.5 m。

3 鉆機(jī)的選用

根據(jù)地勘報(bào)告，地層復(fù)雜，普通鉆機(jī)根本無法保證成孔質(zhì)量，經(jīng)研究采用較大型的CZ-60型沖擊鉆。此鉆機(jī)卷揚(yáng)能力達(dá)4 t，施工鉆錘重可達(dá)到2 t，能有效破碎中風(fēng)化巖石。此設(shè)備配有清渣桶清渣，清渣桶在樁孔下落過程中形成的負(fù)壓將桶底單向閥打開，桶落到孔底后將碎石屑吸進(jìn)桶內(nèi)，再將桶提出孔外將泥漿和碎渣一起倒出，經(jīng)沉淀后過濾漿液回灌孔內(nèi)。經(jīng)使用該設(shè)備試成孔，成孔質(zhì)量及效率滿足施工要求。

4 鉆頭的形式及處理方法

鉆頭的形式是影響沖孔效率的關(guān)鍵，此鉆機(jī)采用整體鑄造的實(shí)體鉆錘，鉆刃為十字形，底刃不完全垂直。為保證鉆頭有足夠的沖擊力，通過焊接配重使鉆頭重量達(dá)到3 t。鉆頭底刃是鉆頭的關(guān)鍵部位，它直接影響進(jìn)尺的速度、成孔的質(zhì)量，刃腳受沖壓力比較大，所以材料要選擇剛性、韌性比較好的鋼材。鉆頭的側(cè)壁在鉆進(jìn)巖石層時(shí)磨損較大，鉆頭外徑變小將達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的孔徑。因此對(duì)鉆頭這個(gè)部位應(yīng)經(jīng)常性檢查，以確保成孔質(zhì)量。

5 護(hù)筒的埋設(shè)

由于上部土層均為回填層且回填碎石塊不均，因此護(hù)筒埋設(shè)很關(guān)鍵，埋深應(yīng)在2 m～3 m左右，埋深過淺容易造成上部塌孔，嚴(yán)重時(shí)可能造成鉆機(jī)傾覆。護(hù)筒埋設(shè)按常規(guī)埋設(shè)，其采用10 mm的鋼板卷制而成，因此護(hù)筒外四周一定再夯填粘性土，必要時(shí)護(hù)筒外圍加一些木樁或塊石把護(hù)筒擠嵌牢固，由于沖擊鉆沖孔振動(dòng)力很大，容易使護(hù)筒下沉跟進(jìn)，故護(hù)筒的埋設(shè)必須使其穩(wěn)固。

6 成孔階段應(yīng)注意的問題

開孔正常后，適當(dāng)提高速度加大沖程，從而使進(jìn)尺速度加快，但要特別注意以下問題:

1)泥漿比重:泥漿在鉆孔中的作用是在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力，防止坍孔;在鉆進(jìn)過程中在孔壁表面形成一層膠泥具有護(hù)壁作用;另外能穩(wěn)定孔內(nèi)水位并利用掏渣桶排出孔外?？刂坪媚酀{很關(guān)鍵，比重過大進(jìn)尺速度降低且加劇鉆頭磨損，比重過小就有可能造成漏漿塌孔以致埋鉆，總結(jié)施工過程中經(jīng)驗(yàn)比重控制在1.4左右為宜。

2)施工中很可能遇到大塊回填石處在孔壁一側(cè)，此時(shí)鉆錘擺動(dòng)幅度加大。應(yīng)先提出鉆頭，于孔內(nèi)投入一部分石塊使孔底基本填勻，再用小沖程鉆進(jìn)，降低鉆頭擺動(dòng)。如不及時(shí)處理，輕者造成局部擴(kuò)孔，重者造成上部孔壁的不穩(wěn)定，使石塊落入孔內(nèi)造成卡鉆，嚴(yán)重時(shí)造成塌孔埋鉆事故。

3)嚴(yán)格按照鉆機(jī)操作規(guī)程調(diào)整鋼絲繩的自由長度，如松繩過少，使鉆機(jī)、鉆架及鋼絲繩受到過大的荷載。松繩過多，則會(huì)減少?zèng)_程，降低鉆進(jìn)速度，嚴(yán)重時(shí)使鋼絲繩發(fā)生纏繞事故。

4)簡易檢測:成孔后必須用檢孔器檢孔。簡易檢孔器用3 m～4 m長兩端呈錐形鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計(jì)孔徑，每次更換鉆錐前，都必須檢孔。當(dāng)檢孔器不能順利沉到已成孔的深度，或鋼絲繩(拉緊時(shí))的位置偏移護(hù)筒中心時(shí)，應(yīng)考慮可能發(fā)生了彎孔、斜孔或縮孔等情況。必要時(shí)應(yīng)使用超聲波儀器檢測。

5)鉆孔安全要求:沖擊錐起吊應(yīng)慢速，進(jìn)出孔口時(shí)防止沖撞護(hù)筒和孔壁。施工中孔口附近嚴(yán)禁站人，防止發(fā)生鉆錐撞擊人身事故。因故停鉆時(shí)嚴(yán)禁將鉆錐置于孔內(nèi)以防埋鉆，并且孔口應(yīng)加蓋保護(hù)。

7 入巖判定

正常情況下應(yīng)對(duì)照勘察報(bào)告判定入巖后再鉆進(jìn)設(shè)計(jì)所要求的入巖深度即可。但巖性發(fā)生不均勻變化時(shí)還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行綜合判定。不能簡單地根據(jù)實(shí)際施工中清出的碎石屑判定不再觀察入巖過程的巖性。

施工過程中曾發(fā)生過判定入巖后巖層發(fā)生質(zhì)的變化。實(shí)際鉆孔處在巖石風(fēng)化裂隙上，之后進(jìn)尺明顯加快，觀察此時(shí)清出碎石屑已達(dá)不到中風(fēng)化花崗巖標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)設(shè)計(jì)變更后繼續(xù)鉆進(jìn)將端承樁調(diào)整為摩擦樁。施工中遇到過回填石存在較大較厚中風(fēng)化巖石，施工過程中容易造成誤判為入巖。

8 特殊情況處理

8.1 卡鉆

卡鉆是指鉆頭成孔時(shí)，錘被卡在孔內(nèi)，不能上下移動(dòng)，產(chǎn)生原因:沖錘在孔內(nèi)遇到大探頭石，或是鉆頭磨損嚴(yán)重，鉆錘被已成巖孔卡住，或上部回填石塊落入孔內(nèi)夾在巖壁與錘之間。這時(shí)應(yīng)利用小沖程掙脫卡具，如是落石應(yīng)用振杠設(shè)法將石塊振碎再提出鉆頭。

8.2 埋鉆

在復(fù)雜地層施工過程中，孔壁發(fā)生坍落的主要原因是:1)泥漿比重過低，沒能起到護(hù)壁作用;2)護(hù)筒埋設(shè)太淺，下端塌陷。先試用掏渣桶掏出上部土層，并注意加大泥漿比重以免再次造成塌陷。如不成功，應(yīng)考慮用大直徑管鉆擴(kuò)孔后提鉆。

9 結(jié)語

嵌巖樁施工中針對(duì)該復(fù)雜場地采用CZ-60型沖擊鉆機(jī)成孔，清渣桶清孔方式施工較適應(yīng)該地層。盡管如此嵌巖樁施工中也會(huì)出現(xiàn)一些難以預(yù)料的施工難題，此文僅就自己總結(jié)的一點(diǎn)施工經(jīng)驗(yàn)加以探討。

[1]劉慧明.嵌巖樁在巖溶地區(qū)的工程應(yīng)用[J].山西建筑，2010，36(21):83-84.