基巖標(biāo)的施工技術(shù)探討與實(shí)踐

嚴(yán)一華，汪拾金

(浙江省巖土基礎(chǔ)公司，浙江寧波 315040)

基巖標(biāo)的施工技術(shù)探討與實(shí)踐

嚴(yán)一華，汪拾金

(浙江省巖土基礎(chǔ)公司，浙江寧波 315040)

基巖標(biāo)是指在覆蓋有松散地層的區(qū)域內(nèi)為更準(zhǔn)確測(cè)定地面沉降量，穿過(guò)覆蓋層埋設(shè)在穩(wěn)定基巖上的標(biāo)桿直通地面，經(jīng)過(guò)保護(hù)處理作為相對(duì)穩(wěn)定的基巖水準(zhǔn)點(diǎn)。具有標(biāo)孔要求高、基巖面判層準(zhǔn)確、標(biāo)桿安裝要求高等特點(diǎn)。通過(guò)浙江省寧波市2座基巖標(biāo)施工的實(shí)踐，探討了確保基巖標(biāo)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)和控制措施，對(duì)實(shí)際施工有一定的參考作用。

基巖標(biāo);標(biāo)孔;標(biāo)桿;地面沉降監(jiān)測(cè)

1 項(xiàng)目的基本情況

為進(jìn)一步完善寧波市地面沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，我單位參與了寧波市規(guī)劃局的2010年“鄞州區(qū)三等水準(zhǔn)加密及中心城區(qū)80 km2沉降監(jiān)控課題研究項(xiàng)目中基巖標(biāo)及其配套設(shè)施建設(shè)”項(xiàng)目施工。該項(xiàng)目擬分別在鄞州區(qū)的高教園區(qū)和望春工業(yè)園區(qū)實(shí)施基巖標(biāo)及其配套設(shè)施建設(shè)，2座基巖標(biāo)孔深150 m左右，以進(jìn)入新鮮基巖為標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)管要求埋入新鮮基巖內(nèi)2 m，標(biāo)桿埋入新鮮基巖內(nèi)不小于5 m為終孔標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際孔深確定保護(hù)管和標(biāo)桿長(zhǎng)度;基巖標(biāo)保護(hù)設(shè)施2座。

2 基巖標(biāo)的技術(shù)要求

2.1 孔身技術(shù)要求

(1)孔徑:基巖以上部分孔徑≮300 mm，基巖段孔徑≮220 mm;

(2)孔斜:每100 m頂角≯0.5°，終孔累計(jì)頂角≯1.0°;

(3)孔深:每100 m及終孔校正孔深誤差≯1 m; (4)全孔連續(xù)取心，以準(zhǔn)確判斷孔身結(jié)構(gòu);

(5)地層劃分和巖面位置判定要準(zhǔn)確，以便確定保護(hù)管下入位置及埋標(biāo)深度;

(6)保護(hù)管要下到位，固井措施要合理;

(7)埋標(biāo)深度要準(zhǔn)確無(wú)誤，保證標(biāo)桿與基巖固為一體。

2.2 標(biāo)體技術(shù)要求

標(biāo)體結(jié)構(gòu)包括:保護(hù)裝置——保護(hù)管;引測(cè)裝置——標(biāo)桿;導(dǎo)正裝置——扶正器;標(biāo)底裝置和地面裝置5大主要結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)圖1)。

圖1 標(biāo)桿結(jié)構(gòu)示意圖

(2)標(biāo)桿:標(biāo)桿采用三級(jí)寶塔結(jié)構(gòu)，標(biāo)桿材質(zhì)選用DZ40地質(zhì)專用無(wú)縫鋼管。規(guī)格分別為89、73和42 mm，每級(jí)的長(zhǎng)度按九五分割(九五分割是指根據(jù)標(biāo)桿總長(zhǎng)度均按5/9來(lái)確定寶塔結(jié)構(gòu)的下一部分，如90 m的標(biāo)桿，50 m為寶塔結(jié)構(gòu)最下面一級(jí)長(zhǎng)度，第二級(jí)再按余下部分的5/9確定，即為22.2 m，余下部分為第三級(jí)長(zhǎng)度)。

(3)扶正器:選用不銹鋼滾輪式扶正器，間距9 m。

(4)標(biāo)底:直徑為105 mm、厚20 mm的鋼質(zhì)環(huán)狀托盤。

(5)地面裝置:結(jié)合GPS觀測(cè)墩建設(shè)要求制作，一座1.8 m(基礎(chǔ)60)，一座3 m。

(6)標(biāo)桿的安裝及埋設(shè)要求:保護(hù)管要求埋入新鮮基巖內(nèi)2 m，標(biāo)桿埋入新鮮基巖內(nèi)不小于5 m，標(biāo)桿與保護(hù)管不得連成一體。

3 項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們認(rèn)真分析了該項(xiàng)目的情況，認(rèn)為該項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

3.1 鉆孔垂直度的控制

鉆孔的垂直度是設(shè)計(jì)要求的一個(gè)硬性指標(biāo)，必須滿足要求，否則項(xiàng)目的下一步將無(wú)法實(shí)施。其同時(shí)也高于常規(guī)的鉆孔垂直度1/100的要求。為保證鉆孔垂直度的要求，必須從人員、設(shè)備、操作、監(jiān)控等各方面嚴(yán)格控制。

3.2 基巖面的準(zhǔn)確判斷

基巖面判斷如果失誤，將失去基巖標(biāo)的意義，意味著項(xiàng)目的失敗。所以高度重視這一環(huán)節(jié)，對(duì)項(xiàng)目成功起著關(guān)鍵的作用。為確?；鶐r面的判斷不出現(xiàn)失誤，要綜合考慮區(qū)域地質(zhì)情況、鉆進(jìn)過(guò)程的情況、巖樣的風(fēng)化及漸變性情況、巖性同區(qū)域性的巖性符合情況，以確?；鶐r面的準(zhǔn)確判斷。

3.3 標(biāo)桿的安裝

標(biāo)桿安裝要求包括材質(zhì)要求、垂直度要求、安裝深度要求、穩(wěn)固性要求、扶正要求等。標(biāo)桿的安裝是基巖標(biāo)最終質(zhì)量控制的關(guān)鍵性指標(biāo)之一，必須采取有效措施保證安裝到位。

3.4 標(biāo)桿的防護(hù)

標(biāo)桿的防護(hù)措施是確保標(biāo)桿在使用過(guò)程中不受外界影響，保證精準(zhǔn)度的重要方面，防護(hù)措施必須從長(zhǎng)遠(yuǎn)出發(fā)，慎重考慮，謹(jǐn)慎防護(hù)。

3.5 標(biāo)體的穩(wěn)定性確定

從技術(shù)角度對(duì)標(biāo)體的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

4 采取的技術(shù)措施

4.1 鉆孔垂直度的控制

為了確保鉆孔的垂直度，防止鉆孔彎曲，我們考慮到施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，做到思想上重視，理論上可靠，實(shí)踐上可行，具體采取了以下措施實(shí)行預(yù)防。

4.1.1 正確選用鉆機(jī)、鉆具、鉆頭

(1)根據(jù)現(xiàn)有的條件和工地的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。區(qū)域地質(zhì)資料顯示上部第四系地層主要為淤泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土，下部基巖以晶玻屑凝灰?guī)r為主。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為采用SPJ－300型鉆機(jī)能滿足施工要求。第四系地層采用的是梳齒三翼硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭的翼角為150°;底部用一根108 mm的鉆鋌來(lái)增加底部壓力;基巖鉆進(jìn)采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)基巖2 m后再用金剛石鉆頭鉆進(jìn)3 m。第四系孔段采用正循環(huán)自然造漿成孔。

(2)對(duì)所有的鉆具進(jìn)行認(rèn)真的檢查，確保鉆具圓而直，同時(shí)進(jìn)行試連接，檢查連接后的同心度。

(3)粗徑鉆具的長(zhǎng)度在設(shè)備適用許可條件下盡可能長(zhǎng)，保證其長(zhǎng)度和剛度，可以使偏倒角變小。

(4)檢查鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤大小補(bǔ)芯的磨損情況、機(jī)上鉆桿磨損情況。盡可能選用新的補(bǔ)芯和機(jī)上鉆桿，減少其間隙帶來(lái)的不良影響。

4.1.2 確保設(shè)備安裝質(zhì)量

(1)設(shè)備安裝前，地基要平整、堅(jiān)實(shí)，基臺(tái)木要水平、穩(wěn)固。并要確保鉆進(jìn)過(guò)程中不得有沉降或其他變形出現(xiàn)。

(2)鉆機(jī)鉆塔要對(duì)正，天車、游動(dòng)滑車和轉(zhuǎn)盤中心三點(diǎn)一線，轉(zhuǎn)盤中心同鉆孔中心對(duì)中，鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常檢查鉆機(jī)的水平情況，轉(zhuǎn)盤的水平情況和主動(dòng)鉆桿的垂直度，一旦發(fā)現(xiàn)偏差，立即糾正。

4.1.3 采用合理的鉆進(jìn)工藝

分析現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，該鉆孔上部為第四系地層，采用梳齒三翼硬質(zhì)合金鉆頭，減壓鉆進(jìn)，確保鉆具鉆進(jìn)過(guò)程中處于垂直狀態(tài)比較有利;根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)采用自造漿泥漿護(hù)壁能滿足要求。設(shè)備的使用嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)程。開(kāi)孔時(shí)要求方向垂直，開(kāi)孔粗徑鉆具要直，低壓、慢速開(kāi)孔，孔口管固定牢固，防止孔口掉落巖塊或其他異物而導(dǎo)致卡鉆。

牙輪鉆頭鉆進(jìn)基巖時(shí)，采用的是加壓鉆進(jìn)，泥漿密度為1.22 g/cm3左右。終孔后采用氣舉反循環(huán)工藝進(jìn)行清孔。4.1.4 加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控

標(biāo)孔成孔過(guò)程中，采用鉆孔孔斜測(cè)量?jī)x(見(jiàn)圖2)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。每10 m進(jìn)行一次鉆孔彎曲度測(cè)量，出現(xiàn)異常進(jìn)行重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的比對(duì)分析，并提高測(cè)量頻率，終孔時(shí)按要求進(jìn)行孔深校正。

圖2 KXP－1S型數(shù)字測(cè)斜儀

4.2 基巖面的準(zhǔn)確判斷

為保證基巖面判斷準(zhǔn)確，主要采取了以下幾個(gè)技術(shù)措施:

(1)查閱區(qū)域地質(zhì)資料，確定大致基巖面深度;

(2)碰到巖石面后，定時(shí)撈取巖樣并按時(shí)間先后順序保留，采取巖心對(duì)比分析，是否符合巖石的風(fēng)化規(guī)律，即全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化—微風(fēng)化的順序;

(3)根據(jù)采取的巖心與區(qū)域的巖性資料進(jìn)行對(duì)比，看是否相符;

(4)巖石的硬度是否滿足標(biāo)桿的安裝要求。

根據(jù)上述要求綜合確定是否繼續(xù)鉆進(jìn)，若其中任何一項(xiàng)指標(biāo)不符合要求，就要繼續(xù)鉆進(jìn)，直至能準(zhǔn)確判斷為止。

4.3 標(biāo)桿的安裝

(1)標(biāo)桿:根據(jù)實(shí)際終孔孔深確定標(biāo)桿長(zhǎng)度，標(biāo)桿為三級(jí)寶塔形，上部為42 mm、中部為73 mm、下部為89 mm，每級(jí)長(zhǎng)度按實(shí)際孔深九五分割進(jìn)行配置，采用管箍連接，并采用專用提引器吊裝。

(2)扶正器:導(dǎo)正裝置為特制的滾輪卡環(huán)式扶正器(規(guī)格與相應(yīng)的標(biāo)桿尺寸配套，見(jiàn)圖3)，扶正器包括2個(gè)緊密配合的圓環(huán)，其中內(nèi)圓環(huán)與引測(cè)標(biāo)桿固定連接，外圓環(huán)的外側(cè)設(shè)置3個(gè)滾輪，滾輪為不銹鋼制作，滾輪通過(guò)軸與外圓環(huán)外側(cè)上的支架連接，扶正器按間隔9 m設(shè)置，用自攻螺絲或卡簧固定在標(biāo)桿外側(cè)，以利于標(biāo)桿居中，并保持垂直、水平方向均能活動(dòng)。

圖3 滾輪卡環(huán)式扶正器

(4)標(biāo)桿埋設(shè)到位后，采用注漿的方式將標(biāo)桿與基巖固為一體，注漿高度按孔底以上2.5 m確定(以避免標(biāo)桿與保護(hù)管連成一體)，注漿漿液為水泥漿，水灰比為0.5，水泥漿選用42.5普通硅酸鹽水泥配置。將相應(yīng)的水泥和水倒入攪漿筒，攪拌均勻，在筒內(nèi)垂直插入一根細(xì)桿，在桿上將水泥漿面高度作好標(biāo)記(記為A)，在A點(diǎn)下按攪漿筒尺寸算出理論用漿量的位置(記為B)，水泥漿面從A點(diǎn)降至B點(diǎn)時(shí)，即關(guān)閉出漿管閥門，停止從筒內(nèi)汲漿;再往注漿管內(nèi)壓入0.01 m3的清水便可拔出注漿管，并將所有注漿設(shè)備用水清洗干凈。

4.4 標(biāo)體的保護(hù)

保護(hù)管管徑、長(zhǎng)度等在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理共同量測(cè)，合格后下入標(biāo)孔。本次保護(hù)裝置選用168 mm×6.5 mm DZ40地質(zhì)專用無(wú)縫鋼管，埋入基巖內(nèi)2 m。

保護(hù)管安裝采用絲扣連接方式，連接處用密封膠帶纏繞，保護(hù)管底部與基巖接觸部位采用環(huán)狀刀口，并做好居中導(dǎo)向，保證保護(hù)管順利安裝到位;同時(shí)，將注漿管捆綁在保護(hù)管外側(cè)，隨同保護(hù)管同步下到孔底，注漿管采用PE管。保護(hù)管的固定采用水灰比為0.55的水泥漿回填灌漿，水泥漿選用42.5普通硅酸鹽水泥配置。保護(hù)管與孔壁間填入小顆粒碎石瓜子片，將按計(jì)量拌制的水泥漿用注漿泵注入保護(hù)管與孔壁環(huán)狀間隙內(nèi)，通過(guò)埋至孔底的注漿管使?jié){液逐漸上升，直至水泥漿液冒出地面后終止注漿。

為保護(hù)標(biāo)桿不銹蝕，依照合同要求，標(biāo)孔上部2～3 m高度(保護(hù)管與標(biāo)桿間以及標(biāo)桿內(nèi)部)灌注重柴油，以隔離清水。灌油前，先用鋼尺量測(cè)水位高度，滿足要求后注入相應(yīng)體積的重柴油。灌油過(guò)程由業(yè)主監(jiān)督，監(jiān)理旁站?；毓?.5 m重柴油的理論數(shù)量(體積):

本次實(shí)際灌油50 L。

4.5 標(biāo)體的穩(wěn)定性確定

(1)點(diǎn)位附近不存在影響標(biāo)體穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造，在地質(zhì)構(gòu)造上具有穩(wěn)定性。

(2)點(diǎn)位附近地震活動(dòng)具有震級(jí)小、強(qiáng)度弱、頻率低的特點(diǎn)，屬于地殼穩(wěn)定區(qū)域，地震活動(dòng)對(duì)標(biāo)體的穩(wěn)定性影響甚微。

(3)標(biāo)體施工嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，最終保護(hù)管進(jìn)入基巖2 m，標(biāo)桿進(jìn)入基巖內(nèi)5 m，符合設(shè)計(jì)要求，標(biāo)體穩(wěn)定性有保證。

(5)保護(hù)管、標(biāo)桿通過(guò)固井水泥環(huán)將其重力加在地層上，因而加大了與地層的接觸面積，垂直作用在地層上的荷載較小。區(qū)域資料表明，該巖石(中等風(fēng)化砂巖)的單向抗壓強(qiáng)度在80～100 MPa，在地下埋藏的狀態(tài)下巖石呈向上壓縮狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度會(huì)大為提高，所以地層可以承載管子重力的壓載。

(6)標(biāo)體自上而下采用逐級(jí)增大的三級(jí)寶塔形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能降低管柱的中心、縮短其半波長(zhǎng)的特性、減少其自身的繞曲度，提高其自穩(wěn)性能;引測(cè)標(biāo)桿通過(guò)與其連接的扶正器與保護(hù)管內(nèi)壁呈滑動(dòng)連接，可以確保引測(cè)標(biāo)桿在保護(hù)管內(nèi)保持垂直，增加了標(biāo)桿的穩(wěn)定性。

(7)保護(hù)管與標(biāo)桿的鋼材選用上海寶鋼生產(chǎn)的DZ40地質(zhì)專用無(wú)縫管，使材料自身的變形達(dá)到最小，鋼管采用絲扣連接，材料自身的穩(wěn)定性良好。

5 項(xiàng)目的實(shí)施效果

5.1 孔徑

覆蓋層0～83.75 m，孔徑為300 mm;基巖段83.75～85.77 m，孔徑為220 mm;基巖段85.77～88.75 m，孔徑為130 mm。以上孔徑滿足合同及技術(shù)要求，并通過(guò)了業(yè)主和監(jiān)理的確認(rèn)。

5.2 孔斜

施工過(guò)程中實(shí)地對(duì)鉆孔進(jìn)行了12次鉆孔斜度測(cè)量(見(jiàn)表1)，終孔斜度為0.2°，全孔未出現(xiàn)超差孔段(最大孔斜為0.2°)，滿足合同及技術(shù)要求。

表1 鉆孔彎曲度測(cè)量成果

5.3 孔深

鉆進(jìn)過(guò)程中詳細(xì)記錄下鉆桿尺寸，仔細(xì)計(jì)算孔深數(shù)據(jù)，保證了下管的長(zhǎng)度與實(shí)際相符?？咨钜鬂M足合同和技術(shù)要求，并通過(guò)了業(yè)主和監(jiān)理的確認(rèn)。

5.4 固井

使用的水泥符合要求，水灰比合理，灌注的水泥漿量精確無(wú)誤。灌注后凝固時(shí)間充足，保證了固井的質(zhì)量。

5.5 保護(hù)管及標(biāo)桿

材質(zhì)、尺寸、壁厚符合設(shè)計(jì)要求，長(zhǎng)度與實(shí)際孔深相符并經(jīng)業(yè)主及監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收;標(biāo)桿按九五分割原理進(jìn)行配置，扶正器間距為9 m;保護(hù)管及標(biāo)桿內(nèi)灌注2.5 m的重柴油作為防銹措施;露出地面部分保護(hù)管、保護(hù)蓋及標(biāo)頭均采用不銹鋼材質(zhì)，保證了本標(biāo)點(diǎn)滿足長(zhǎng)期使用的要求。

5.6 地面保護(hù)設(shè)施

按要求砌筑磚結(jié)構(gòu)梯形體井臺(tái)，基礎(chǔ)低于原地面0.25 m，井臺(tái)外貼大理石飾面，頂部為活動(dòng)式。

6 結(jié)語(yǔ)

寧波市鄞州區(qū)2個(gè)基巖標(biāo)的施工，均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。但用轉(zhuǎn)盤式鉆井設(shè)備，施工過(guò)程中主動(dòng)鉆桿晃動(dòng)比較厲害，對(duì)垂直度控制有一定的影響，因此在設(shè)備選型方面還可以做一些改進(jìn)如選油壓立軸鉆機(jī)可能會(huì)更理想，這將在以后的類似項(xiàng)目施工中作為專題進(jìn)行研究和探討;在基巖面的準(zhǔn)確判斷方面，應(yīng)引起高度重視。這次施工中在采取了2 m的完整巖心后發(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)了第四系地層，后經(jīng)諸多專家現(xiàn)場(chǎng)確定為孤石，這也是類似項(xiàng)目施工中值得作為專題進(jìn)行研究和探討的問(wèn)題。

［1］江天壽，周鐵芳，劉勵(lì)慎，等.受控定向鉆探技術(shù)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1994.

［2］C.C.蘇拉克申.定向鉆進(jìn)［M］.湯鳳林，楊凱華，譯.湖北武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991.

［3］吳光琳.定向鉆進(jìn)工藝原理［M］.四川成都:成都科技大學(xué)出版社，1991.

［4］李世忠.鉆進(jìn)工藝學(xué)(鉆進(jìn)方法及鉆探質(zhì)量)(上冊(cè))［M］.北京:地質(zhì)出版社，1992.

［5］劉廣志.巖芯鉆探事故預(yù)防與處理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1982.

Discussion of Construction Technique of Bedrock Bench Mark and the Practice

YAN Yi-hua，WANG Shi-jin(Zhejiang Geotechnical Foundation Co.，Ningbo Zhejiang 315040，China)

Bedrock bench mark is a buried pole across the loose overburden layer to the stable bedrock for the accurate monitoring of land subsidence，which is with the characteristics of high requirement on mark hole and mark pole construction and accurate bedrock surface deciding.Based on the practice of 2 bedrock bench mark construction in Ningbo，discussion was made on the key technologies and control measures to ensure the quality of bedrock bench mark.

bedrock bench mark;mark hole;mark pole;land subsidence monitoring

P634;P642.26

A

1672－7428(2012)03－0055－04

2011－12－23

嚴(yán)一華(1975－)，女(漢族)，浙江麗水人，浙江省巖土基礎(chǔ)公司工程師，水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)，從事水文地質(zhì)、水井地?zé)峋┕ぜ夹g(shù)與管理工作，浙江省寧波市寧穿路448弄16號(hào)，nbwwqq@126.com。