花崗巖地區(qū)大直徑嵌巖樁碼頭入巖界定探討

何智敏

(中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510230)

0 引言

嵌巖樁因其具有諸多優(yōu)越性而被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，尤其在國內(nèi)沿?；◢弾r地區(qū)碼頭工程建設(shè)中，基巖埋藏深度一般較淺，基礎(chǔ)形式多數(shù)采用大直徑嵌巖灌注樁［1，2］。嵌巖樁施工的關(guān)鍵在于:保證樁基成孔的入巖長度滿足設(shè)計嵌巖長度的要求，因此入巖起算點的界定是影響工程可靠性的一個重要因素。

1 入巖界定方法

花崗巖地區(qū)的巖面起伏一般較大，樁基成孔作業(yè)時，鉆頭體一般先以點接觸的方式觸及巖面，該點稱之為巖面接觸點;隨著碎巖過程的不斷深入，鉆頭體的徑向截面將全部進入巖體，該點即為樁基入巖起算點(如圖1所示)。目前施工過程中，入巖界定一般由地質(zhì)工程師在綜合考慮地質(zhì)資料、樁基成孔工藝等影響因素基礎(chǔ)上進行。

1.1 巖面接觸點的確定

1.1.1 巖土工程勘察報告

巖土工程勘察報告是巖面接觸點確定的基礎(chǔ)資料。對于重大型碼頭工程，按規(guī)范要求宜采用“一樁一孔”的勘察布孔方式［3］，此時各樁位相應(yīng)的鉆孔資料是進行接觸點確定的重要依據(jù);對于一般性碼頭工程，可根據(jù)報告所揭示的巖層變化規(guī)律，結(jié)合臨近的鉆孔及剖面，對樁位的巖面標高范圍進行預(yù)測。

圖1 嵌巖樁入巖起算點示意圖

1.1.2 鉆進進尺

由于上部第四系覆蓋層以及全、強風(fēng)化巖層在強度上有明顯低于中(微)風(fēng)化巖石，鉆頭體接觸到巖面時，進尺會有明顯的下降趨勢，且隨著碎巖的不斷深入，進尺會保持在一個相對較低的速度范圍內(nèi)。因此巖面接觸點可從施工現(xiàn)場的鉆進記錄表上明顯的體現(xiàn)出來。

1.1.3 返屑情況

在鉆進進尺明顯下降之后，返屑中將出現(xiàn)中(微)風(fēng)化碎巖屑(塊)，且隨著鉆進的深入，巖屑(塊)的含量呈上升的趨勢，因此通過觀察返屑情況可更為直觀的確定巖面接觸點。

1.2 入巖起算點的確定方法

1.2.1 一般情況下的確定方法

當鉆頭體全截面入巖后，如果巖性無突變且上部孔壁相對穩(wěn)定，所沖出的巖屑(塊)中(微)風(fēng)化巖的含量一般會保持在一個相對穩(wěn)定的范圍。因此針對具體的碼頭工程，在對施工工藝、設(shè)備、取樣方法、取樣間隔等作統(tǒng)一規(guī)定的前提下，可以地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，通過觀察各階段樣品的中(微)風(fēng)化巖屑的含量變化，探求一個合理的變化范圍，作為現(xiàn)場入巖界定的重要參考。

1.2.2 地質(zhì)異常情況下的確定方法

花崗巖地區(qū)，巖面起伏大，裂隙較為發(fā)育，局部存在風(fēng)化夾層，甚至是球狀風(fēng)化帶等地質(zhì)異常情況［4，5］。若遇到風(fēng)化夾層，應(yīng)繼續(xù)鉆進，待完全穿過風(fēng)化夾層后，以新的全截面入巖點作為嵌巖樁入巖起算點;若懷疑存在球狀風(fēng)化帶或與地質(zhì)資料的推斷有較大的出入的情況下，應(yīng)慎重考慮，必要時應(yīng)建議進行超前地質(zhì)鉆孔;對于巖面陡峭的區(qū)域，應(yīng)進行一定量的加深鉆入;對于裂隙較為發(fā)育的區(qū)域，中風(fēng)化巖的顏色、色澤已發(fā)生一定的變化，巖屑(塊)的棱角不夠分明，遇此情況，應(yīng)綜合考慮鉆進過程中返屑的連續(xù)性與一致性。

2 應(yīng)用實例

泉州某新建8個3 000 t級液體化工泊位，根據(jù)地質(zhì)資料，項目范圍內(nèi)基巖為花崗巖，其中5號泊位基礎(chǔ)形式采用56根φ1 200 mm鋼套筒嵌巖樁，共14個排架，間距為7 500 mm，每個排架布置4根直樁，樁間距5 250mm，嵌巖段直徑為1 000 mm，入巖長度3.6 m(樁位平面布置圖見圖2)。該泊位范圍內(nèi)共有前8個期勘察鉆孔，其中5個鉆孔(SK1～SK4，D8)離樁中心點距離小于3 m。故選定上述5個鉆孔及鄰近樁孔進行入巖界定的具體實施方法探討。

圖2 樁位平面布置圖

2.1 入巖界定的具體實施方法

樁基采用泥漿護壁沖擊成孔，每個沖錘上分別焊接4個撈渣斗，以便于取樣。根據(jù)樁基成孔記錄，繪制出6AA，6DD，10AA，13AA，13DD樁孔的鉆進深度與鉆進時間關(guān)系曲線(見圖3)。從曲線中可看出，隨著鉆進的不斷深入，進尺總體上呈下降趨勢直至穩(wěn)定在一個相對低速的范圍(4 cm/h～12 cm/h)。結(jié)合關(guān)系曲線、現(xiàn)場取樣以及鄰近鉆孔資料，可分別確定上述5個樁孔的巖面接觸點，如表1所示。

圖3 鉆進深度與鉆進時間關(guān)系曲線

表1 巖面起算點表

沖錘接觸到巖面后，每間隔20 cm取一次樣，每樁孔取15組樣品，并從樣品中區(qū)分出中(微)風(fēng)化巖屑，分別對其含量進行估算，得出每個樁孔中(微)風(fēng)化巖屑的含量范圍，結(jié)果如圖4所示。從圖4中可知，各樁孔第3次及以后的樣品中(微)風(fēng)化巖屑的含量普遍處于70%～90%范圍內(nèi)。故該含量范圍可作為本工程入巖界定的一個量化標準。

圖4 樣品中風(fēng)化巖屑含量柱狀圖

2.2 量化標準適用性驗證

為了驗證上述入巖界定量化指標的適用性，分別在1AA，4BB，8CC及11CC樁位相鄰1.5 m范圍內(nèi)各布置了1個驗證鉆孔，編號為YZ1～YZ4，結(jié)果如表2所示。

表2 入巖界定驗證表 m

3 結(jié)語

1)文章在闡述入巖界定基本方法的基礎(chǔ)上，以泉州某新建的3 000 t級液體5號化工泊位為例，在小區(qū)域范圍內(nèi)對入巖界定的量化指標進行探討并提出:現(xiàn)場樣品中(微)風(fēng)化巖屑含量達到70%～90%時的成孔深度，可作為嵌巖樁入巖的起算點。

2)經(jīng)驗證表明:應(yīng)用該量化指標確定的入巖起算點均比實際鉆孔所揭示的巖面深，且誤差在0.5 m之內(nèi)，滿足工程安全性要求。

3)花崗巖地區(qū)大直徑嵌巖樁的現(xiàn)場入巖界定受地質(zhì)條件、施工工藝以及專業(yè)水平等諸多因素影響，難以形成一個普遍適用的量化標準，然而在小區(qū)域范圍內(nèi)針對特定情況進行量化，仍具可行性。

［1］ 史佩棟.樁基工程手冊［M］.北京:人民交通出版社，2008:11-13.

［2］ 劉睦峰，彭振斌.復(fù)雜巖層大直徑嵌巖樁鉆進技術(shù)［J］.地質(zhì)與勘探，2009(5):621-626.

［3］ JTS 133-1-2010，港口巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［4］ 陳雄生.沿?；◢弾r地區(qū)大直徑超長嵌巖樁施工技術(shù)［J］.探礦工程，2000(sup):1-4.

［5］ 劉 靚.華南沿?；◢弾r風(fēng)化物工程特性探討［J］.巖土工程界，2003(10):37-38.