淺析嵌巖灌注樁施工質(zhì)量的控制

袁兆權(quán) 汪麗

摘要：根據(jù)具體工程實(shí)際施工情況，簡(jiǎn)要介紹嵌巖灌注樁在沖孔施工時(shí)如何判別已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的入巖深度，及樁底沉渣厚度是否達(dá)到規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：嵌巖灌注樁；沖孔；入巖深度；沉渣厚度

灌注樁作為樁基中的一種基本形式，在建筑、水運(yùn)、水利、市政等各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用。根據(jù)工程所在地區(qū)的不同、上部結(jié)構(gòu)受力條件的不同，有些樁基需要達(dá)到一定的入土深度，甚至達(dá)到一定的入巖深度，而有些則不需要入巖，只需滿足一定的入土深度，到達(dá)設(shè)計(jì)要求的持力層深度即可。達(dá)到入巖的灌注樁，稱為嵌巖灌注樁。嵌巖灌注樁以巖石作為持力層，有中風(fēng)化作為持力層的，也有微風(fēng)化作為持力層的，具體根據(jù)受力情況而定。巖層不是一個(gè)均質(zhì)體，強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化之間的界面也不是完全界線分明的，所提供的地質(zhì)勘探報(bào)告也非一樁一孔，因此，在巖層起伏不定的情況下，成孔時(shí)怎么判定達(dá)到的設(shè)計(jì)要求巖層的入巖深度至關(guān)重要，而且，即使入巖深度符合要求，若清孔時(shí)孔底沉渣厚度大于規(guī)范要求，對(duì)灌注樁成樁后的承載力也會(huì)產(chǎn)生重要的影響，所以，沉渣厚度也是灌注樁質(zhì)量控制的一個(gè)重要指標(biāo)。

一、工程概況

衢山鎮(zhèn)萬(wàn)南村萬(wàn)北村涼亭基崗建筑用 5000 噸級(jí)礦石料出運(yùn)碼頭一期工程，由 1 座碼頭平臺(tái)，2座棧橋組成。碼頭平臺(tái)采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)429m，φ800mmPHC 樁。棧橋采用高樁梁板式結(jié)構(gòu)，樁基采用φ800mm 嵌巖灌注樁（部分φ800mmPHC）。

二、地質(zhì)情況

場(chǎng)地地基土劃分為 7 個(gè)工程地質(zhì)層：

第（1）層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；第（2）層：中粗砂；第（3）層：粉質(zhì)粘土；第（4）層：含粉質(zhì)粘土碎石、礫砂；第（5）層：粉質(zhì)粘土；第（6）層：碎石混礫砂；第（7-1）層：強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，層厚 0.50～1.70 米；第（7-2）層：中風(fēng)化凝灰?guī)r，層厚 2.30～5.50 米。

第（ 7-1）層～（7-2）層：強(qiáng)～中風(fēng)化凝灰?guī)r，該 2 層物理力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，是擬建建筑物理想的持力層。

三、設(shè)計(jì)要求

四、施工設(shè)備選型

鉆機(jī)選用配有5t雙筒卷?yè)P(yáng)機(jī)的沖擊鉆（建議沖孔過程中選擇半自動(dòng)化，即由機(jī)械自動(dòng)牽拉沖錘，既可減少勞動(dòng)強(qiáng)度，也可減少人為的影響，盡量保證沖孔過程記錄數(shù)據(jù)的正確），鉆頭為4.5t沖擊錘，泥漿采用正循環(huán)排渣。

五、入中風(fēng)化層及深度的判定

要確定入中風(fēng)化層的深度，首先需確定中風(fēng)化層的頂標(biāo)高，也即界面。從強(qiáng)風(fēng)化層到中風(fēng)化層，并非直接進(jìn)入，而是之間有一個(gè)過渡段，這個(gè)過渡段正是各方爭(zhēng)議的重點(diǎn)。純粹的強(qiáng)風(fēng)化巖樣或者中風(fēng)化巖樣，可以將巖樣實(shí)物放到現(xiàn)場(chǎng)，將返樣的新鮮巖樣與之對(duì)比，很容易判斷是中風(fēng)化還是強(qiáng)風(fēng)化，可中間這個(gè)過渡段（返樣混合物）如何判別？

若以返樣新鮮巖樣所占強(qiáng)風(fēng)化巖樣的比例為準(zhǔn)，如40%、60%、80%等。首先各方要有一個(gè)共識(shí)，以哪個(gè)比例為判定標(biāo)準(zhǔn)，第二，這個(gè)比例是如何正確得到的，如果依靠肉眼判斷每根樁及每次返樣巖樣，也會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)議，有可能繼續(xù)沖孔20cm取得的巖樣比例仍不會(huì)有大的變化，而實(shí)際巖層已經(jīng)發(fā)生變化，但對(duì)于施工方，沖孔20cm也許會(huì)持續(xù)3～4個(gè)小時(shí)，甚至?xí)r間更長(zhǎng)，并且該方法需要經(jīng)常將錘頭拉起、測(cè)孔深、取巖樣，影響施工效率，實(shí)際施工時(shí)作為沖孔的工人也是不愿這樣頻繁操作的，因此，不建議單純的采用該方法，可作為參考。

若以樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高為準(zhǔn)，難免出現(xiàn)巖層變動(dòng)，與地質(zhì)勘探報(bào)告不符的情況，也許很容易沖孔到該層但卻不是要求的持力層，也許沖孔過程中很困難到達(dá)該層，而持力層早已符合設(shè)計(jì)要求。但總體來講，地質(zhì)勘探報(bào)告與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的巖層分布不會(huì)出現(xiàn)特別大的差異，因此，以樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高作為現(xiàn)場(chǎng)判斷標(biāo)準(zhǔn)，不失為一種簡(jiǎn)單可操作的方法（工人減少了勞動(dòng)量，管理人員減少的監(jiān)控的時(shí)間）（特殊情況在下文補(bǔ)充）。但該方法的前提是驗(yàn)證地質(zhì)勘探報(bào)告、樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)（入巖深度）、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際巖層三者的統(tǒng)一性，即試成孔。

1、編制試成孔方案。在施工之前首先要認(rèn)真閱讀和理解地質(zhì)勘察報(bào)告，分析研究地質(zhì)勘探報(bào)告中各土層的結(jié)構(gòu)、走向、是否有突變的情況及重點(diǎn)對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖層、中風(fēng)化巖層的描述等。深入研究設(shè)計(jì)圖紙，確定嵌巖灌注樁的樁位、樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，和地質(zhì)勘探報(bào)告相對(duì)比，該樁位所在位置各巖層的厚度，各巖層上下面的標(biāo)高。在此基礎(chǔ)上，編制試成孔方案，明確施工要求、流程及所要取得的成果，并報(bào)監(jiān)理、建設(shè)單位、勘察、設(shè)計(jì)審查。

2、確定試成孔樁位及數(shù)量。施工單位和建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位共同確定試成孔的樁位和數(shù)量，為了使試成孔取得指導(dǎo)施工的成效，建議將試成孔選在勘探孔上，最好兩者重合，如果在設(shè)計(jì)樁位內(nèi)沒有與勘探孔重合的樁，則建議在設(shè)計(jì)樁位內(nèi)平均分布（暫時(shí)不考慮巖層發(fā)生突變的特殊位置），成樁完成后在該樁位旁邊1m范圍內(nèi)用小鉆機(jī)對(duì)巖層進(jìn)行取芯，取芯的巖層底標(biāo)高與勘探報(bào)告上推斷此處的中風(fēng)化巖層的底標(biāo)高相同，如果該中風(fēng)化層厚度太大，則各方共同商議確定從樁底標(biāo)高向下鉆進(jìn)的深度。

3、詳細(xì)記錄試成孔沖孔過程及巖樣的取樣。沖孔過程中記錄的數(shù)據(jù)主要有沖孔時(shí)間、泥漿比重、孔深（反算標(biāo)高、計(jì)算沖孔時(shí)效或稱進(jìn)尺），同時(shí)對(duì)巖樣進(jìn)行取樣。在沖孔至強(qiáng)風(fēng)化巖的頂標(biāo)高時(shí)，暫停沖孔，測(cè)量孔深，反算此處的標(biāo)高，與地質(zhì)勘探報(bào)告相對(duì)比，記錄高差。繼續(xù)沖孔，從強(qiáng)風(fēng)化巖開始加大取樣的頻率，按照每隔10cm或20cm取一次樣，同時(shí)記錄孔深，直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高最后取樣一次。每次取得的巖樣按照先后順序進(jìn)行編號(hào)，注明樁號(hào)、孔深和時(shí)間，便于直觀、準(zhǔn)確辨別各風(fēng)化層巖面。試成孔及以后所有的嵌巖灌注樁所有巖樣留置在監(jiān)理辦公室。整個(gè)試成孔期間，管理人員全程跟蹤并記錄數(shù)據(jù)，并嚴(yán)格要求工人按照方案流程施工，以確保第一手資料的準(zhǔn)確性。

4、匯總統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，各方共同確定中風(fēng)化層。根據(jù)以上沖孔過程中得到的數(shù)據(jù)資料及取得的巖樣，由建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位共同商議確定中風(fēng)化層的頂標(biāo)高，然后和地質(zhì)勘探報(bào)告相對(duì)比，找出差異。如果共同認(rèn)為基本吻合，無(wú)明顯差異，則可認(rèn)為地質(zhì)勘探報(bào)告符合現(xiàn)場(chǎng)巖層情況，設(shè)計(jì)持力層無(wú)誤，可按照設(shè)計(jì)圖紙的樁底標(biāo)高進(jìn)行控制沖孔。如果普遍認(rèn)為有明顯差異，則根據(jù)確定的中風(fēng)化層的頂標(biāo)高，由設(shè)計(jì)核算入中風(fēng)化層的深度，并調(diào)整樁基底標(biāo)高，以后的施工中，按照調(diào)整后的樁基底標(biāo)高成樁。同時(shí)，建議補(bǔ)勘。以樁底標(biāo)高作為停止沖孔的依據(jù)，是在一定的前提條件下判斷得來的，即：沖孔時(shí)效和巖樣都滿足一定的條件時(shí)（在中風(fēng)化巖范圍內(nèi)時(shí)效和巖樣均基本穩(wěn)定），可以停止沖孔。因此，沖孔的依據(jù)可確定為：以標(biāo)高為主，沖孔時(shí)效和巖樣作為校核。即施工單位首先沖孔至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，然后將沖孔記錄和最后在監(jiān)理監(jiān)控下取得的巖樣與之前試成孔的沖孔時(shí)效和巖樣進(jìn)行比對(duì)，由施工單位與監(jiān)理共同判定是否基本一致，可否終孔。

5、樁基承載力檢驗(yàn)。在嵌巖灌注樁成樁完成并滿足條件后即進(jìn)行高應(yīng)變檢測(cè)，是否滿足設(shè)計(jì)要求的承載力，設(shè)計(jì)也可根據(jù)檢測(cè)報(bào)告再次調(diào)整樁底標(biāo)高。

6、特殊情況的處理。一，當(dāng)沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)底標(biāo)高，而沖孔時(shí)效或巖樣達(dá)不到試成孔的時(shí)效或巖樣；二，沖孔時(shí)效和巖樣均滿足要求，而樁底標(biāo)高達(dá)不到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。遇到該類無(wú)法判斷的情況時(shí)，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)情況向監(jiān)理、建設(shè)單位反映，由建設(shè)單位聯(lián)系勘察、設(shè)計(jì)單位聯(lián)合判定，確定處理意見。

通過實(shí)際工程案例根據(jù)以上步驟的實(shí)施，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)嵌巖深度及承載力的要求，保證嵌巖灌注樁的質(zhì)量，同時(shí)省時(shí)省力，提高效率。

六、二清沉渣厚度的控制

孔底沉渣厚度的大小關(guān)系到灌注樁的承載能力。根據(jù)實(shí)測(cè)試驗(yàn)，灌注樁的承載能力隨著沉渣厚度而改變，當(dāng)沉渣厚度超過一定數(shù)值時(shí)，樁端極限阻力則由沉渣性質(zhì)來決定，而與樁端持力層無(wú)關(guān)。因此，現(xiàn)行施工驗(yàn)收規(guī)范對(duì)灌注樁孔底沉渣厚度規(guī)定為：端承樁≦50mm，摩擦樁≦150mm。

嵌巖灌注樁沖擊成孔時(shí)，如果直接量取鋼絲繩測(cè)孔深會(huì)誤差偏大，可同時(shí)用測(cè)針和測(cè)餅測(cè)量。測(cè)針是測(cè)量沉渣的底部（孔底），測(cè)餅是測(cè)量沉渣的頂部，且測(cè)針與測(cè)餅重量接近，所以測(cè)繩延伸也大致相同，這樣沉渣厚度就等于測(cè)針的測(cè)繩長(zhǎng)度減去測(cè)餅的測(cè)繩長(zhǎng)度。

嵌巖灌注樁沉渣的清除，兩次清空都必須重視。當(dāng)沖孔至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)，孔內(nèi)含有大量的巖石顆粒，如果樁徑大、成孔深或者泥漿上返流速較慢，則難以將粒徑較大的巖石顆粒帶出。因此，第一次清孔時(shí)，繼續(xù)錘擊，但減小落距，放慢頻率，以此來細(xì)化大顆粒并擾動(dòng)孔底沉渣，也可以采用撈渣筒對(duì)大顆粒巖石撈取，直至泥漿中無(wú)粒徑2到3mm的大顆粒，并且含砂率符合要求，第一次清孔完成。二次清孔時(shí)，一是采用導(dǎo)管大泵量沖泥漿方式，將導(dǎo)管管底提至距離孔底3m左右，邊沖泥漿邊將導(dǎo)管上下緩慢移動(dòng)；二是加大沉淀池容量，延長(zhǎng)沉淀時(shí)間，并在泥漿排出口增加過濾裝置及時(shí)撈取雜質(zhì)，減少循環(huán)泥漿中巖石顆粒含量。

在二次清孔驗(yàn)收合格后，可立即進(jìn)行水下混凝土的灌注，兩者之間的時(shí)間間隔盡量縮短，最好在15分鐘內(nèi)完成。

七、結(jié)束語(yǔ)

工程質(zhì)量至關(guān)重要，工程人員要根據(jù)不同工程實(shí)際情況具體分析，尋求解決問題的途徑。文中所述的問題處理方法及流程，是在特定條件下根據(jù)具體的項(xiàng)目特征總結(jié)經(jīng)驗(yàn)而來，此文僅就自己總結(jié)的一些施工經(jīng)驗(yàn)加以探討。

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（作者身份證號(hào)：袁兆權(quán)320322197907052230

汪麗340111198507145540）