超前鉆在濱海地區(qū)復(fù)雜巖面條件下的必要性

李聰聰，唐明成，湯亮，袁龍彬，楊高勇

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 珠海 519000）

1 工程案例

1.1 工程概況

珠海機(jī)場(chǎng)綜合交通樞紐項(xiàng)目一期工程位于珠海市金灣區(qū)珠海航空產(chǎn)業(yè)基地，處于珠海機(jī)場(chǎng)T1、T2航站樓與城際鐵路之間。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容為：航站樓前交通樞紐、配套商業(yè)服務(wù)中心及相關(guān)業(yè)務(wù)用房、地鐵預(yù)留、軌道及軌道交通旅客行李通道（土建）等。

項(xiàng)目用地面積約112 800 m2，總建筑面積161800 m2，建筑最高點(diǎn)高度為27.38 m。地上2層，地下2層，局部地下3層，結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)體系，本項(xiàng)目臨近地鐵區(qū)域采用緩黏結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁，樁徑為1.1～1.6 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，當(dāng)樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖（④-3）時(shí)進(jìn)入中風(fēng)化長度為2.5～3 m，當(dāng)樁端持力層為破碎中風(fēng)化花崗巖（④-3-1）時(shí)進(jìn)入破碎中風(fēng)化巖18～22 m。

1.2 地質(zhì)情況

依據(jù)本工程巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告所述，本項(xiàng)目緩黏結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁區(qū)域共66個(gè)鉆孔孔距20～30 m，根據(jù)鉆探揭露，勘察場(chǎng)地內(nèi)在鉆孔ZK84、ZK102號(hào)內(nèi)揭露有花崗巖球狀風(fēng)化體（俗稱“孤石”），如表1所示。

表1 場(chǎng)地內(nèi)花崗巖球狀風(fēng)化體（孤石）埋藏情況一覽表

場(chǎng)地內(nèi)在ZK71、YBK-38、ZK101、ZK108、ZK115、ZK20、ZK15號(hào)等揭露基巖（中風(fēng)化花崗巖）起伏較大（最大起伏率為161%），其剖面圖如圖1～圖3所示。

圖1 ZK71、YBK-38剖面圖

圖3 ZK20、ZK15剖面圖

場(chǎng)地內(nèi)在ZK59、ZK64、ZK95號(hào)揭露有破碎中風(fēng)化花崗巖，裂隙極其發(fā)育，碎裂巖化嚴(yán)重，綠泥石發(fā)育。

故本項(xiàng)目基巖（中風(fēng)化花崗巖）起伏較大、存在破碎中風(fēng)化花崗巖、孤石較發(fā)育，地質(zhì)條件中等復(fù)雜，總體屬于不均勻性地基土。采用鉆（沖）孔灌注樁時(shí)，樁基礎(chǔ)宜以中風(fēng)化花崗巖④-3為樁端持力層，樁端應(yīng)進(jìn)入設(shè)計(jì)采用持力層中一定深度，孔底沉渣厚度應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范要求。根據(jù)場(chǎng)區(qū)勘察結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)基巖面局部起伏較大，且場(chǎng)地內(nèi)局部地段孤石較發(fā)育，因此，采用沖（鉆）孔灌注樁前，建議進(jìn)行超前鉆探工作，對(duì)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行指導(dǎo)[1，2]。

圖2 ZK101、ZK108、ZK115剖面圖

2 規(guī)范要求

1）GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.4條第3項(xiàng)規(guī)定，當(dāng)?shù)鼗鶙l件與原勘察報(bào)告不符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行施工勘察。本工程場(chǎng)地內(nèi)孤石較發(fā)育、基巖起伏較大、存在破碎中風(fēng)化花崗巖。該規(guī)范第8.5.6條第6項(xiàng)規(guī)定，嵌巖灌注樁樁端以下3倍樁徑且不小于5 m范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)應(yīng)無巖體臨空面。本工程為嵌巖灌注樁。

2）JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[3]第3.2.2條第1項(xiàng)規(guī)定，對(duì)于端承型樁（含嵌巖樁）：主要根據(jù)樁端持力層頂面坡度決定，宜為12～24 m。當(dāng)相鄰兩個(gè)勘察點(diǎn)揭露出的樁端持力層層面坡度大于10%或持力層起伏較大、地層分布復(fù)雜時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體工程條件適當(dāng)加密勘探點(diǎn)。復(fù)雜地質(zhì)條件下的柱下單樁基礎(chǔ)應(yīng)按柱列線布置勘探點(diǎn)，并宜每樁設(shè)一勘探點(diǎn)。本工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜。

3）GB 55003—2021《建筑與市政地基基礎(chǔ)通用規(guī)范》第3.2.1條規(guī)定，當(dāng)場(chǎng)地與地基存在特殊性巖土?xí)r，巖土工程勘察成果除應(yīng)符合本規(guī)范第3.1節(jié)規(guī)定外，尚應(yīng)包括下列內(nèi)容……。其中第8項(xiàng)規(guī)定，對(duì)風(fēng)化巖和殘積土，應(yīng)查明母巖性質(zhì)、風(fēng)化程度，判斷巖脈、孤石的分布狀況，評(píng)價(jià)風(fēng)化巖的均勻性。

4）GB 50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）第4.1.2條規(guī)定，場(chǎng)地條件復(fù)雜或有特殊要求的工程，宜進(jìn)行施工勘察（本工程場(chǎng)地工程地質(zhì)條件中等復(fù)雜）；第4.1.21條規(guī)定，基坑或基槽開挖后，巖土條件與勘察資料不符或發(fā)現(xiàn)必須查明的異常情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行施工勘察；第13.2.2條規(guī)定，當(dāng)與勘察報(bào)告差異較大時(shí)，應(yīng)建議進(jìn)行施工勘察。

5）DBJ 15-31—2016《廣東省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.3.5條第6項(xiàng)規(guī)定，同一建筑物范圍內(nèi)的主要地基持力層或有影響的下臥層起伏較大時(shí)，應(yīng)補(bǔ)孔查清其起伏變化情況，達(dá)到相鄰勘探孔的層頂高差坡度不大于10%或補(bǔ)孔至間距不大于10 m；第4.3.5條第8項(xiàng)規(guī)定，對(duì)復(fù)雜地基或荷載較大的一柱一樁工程，宜每樁布置勘察孔；第4.3.8條第3項(xiàng)規(guī)定，樁基工程施工需進(jìn)一步確認(rèn)持力層；第10.1.5條第10項(xiàng)規(guī)定，當(dāng)樁端持力層之下有破碎帶時(shí)，應(yīng)校核下臥層的承載力，必要時(shí)宜在施工前采取超前鉆探明下臥層的情況。

3 樁基施工不進(jìn)行超前鉆的缺陷

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，本項(xiàng)目在鉆探過程中，揭露有破碎中風(fēng)化花崗巖，該層節(jié)理裂隙及其發(fā)育，就目前揭露厚度為0.40～7.40 m，多在中風(fēng)化花崗巖④-3之上。該層與設(shè)計(jì)所提持力層物理力學(xué)性質(zhì)有較大出入，該層整體承載力偏低，依據(jù)設(shè)計(jì)所提基樁入巖深度，兩者相差很大。④-3層為大于2.5 m，④-3-1為大于20 m，在實(shí)際施工過程中，根據(jù)旋挖機(jī)和沖孔機(jī)所取渣樣以及水平距離相差甚遠(yuǎn)的鉆探孔柱狀圖資料難以進(jìn)行區(qū)分。

另外，整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)不均勻分布有大小不一的花崗巖球狀風(fēng)化體，也就是所謂的“孤石”，視厚度為1.35～5.40 m，孤石的平面分布與粒徑大小無法根據(jù)已揭露的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。孤石的存在，會(huì)對(duì)持力層判斷造成嚴(yán)重影響，極易造成持力層誤判。

由于詳勘鉆孔部位與緩黏結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁距離較大（最大約距離20 m），勘察、設(shè)計(jì)等幾方單位現(xiàn)場(chǎng)判巖時(shí)只能確認(rèn)巖面，無法判定是否為基巖及下臥層情況，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

本項(xiàng)目為超長緩黏結(jié)預(yù)應(yīng)力灌注樁，預(yù)應(yīng)力筋布置于鋼筋籠內(nèi)側(cè)，預(yù)應(yīng)力筋通長布置，鋼筋籠制作時(shí)需提前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔巖面確認(rèn)長度，由于鉆孔部位與樁距離較大無法精準(zhǔn)確定樁長，只能待終孔時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋制作，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。

4 樁基施工進(jìn)行超前鉆的優(yōu)勢(shì)

超前鉆能夠有效查明母巖性質(zhì)、風(fēng)化程度，判斷巖脈、孤石的分布狀況，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)風(fēng)化巖的均勻性。

超前鉆的深度是按樁底以下不小于5 m或3倍樁徑控制，這樣避免了后期樁基檢測(cè)抽芯時(shí)樁底出現(xiàn)不符合設(shè)計(jì)入巖要求和遇到夾層的可能性，確保樁底在設(shè)計(jì)的巖層中。

超前鉆由于是一樁一孔，能準(zhǔn)確反映該樁位的地層情況。在設(shè)計(jì)確定樁端入不同風(fēng)化類別的巖層后，根據(jù)超前鉆結(jié)果進(jìn)行樁基復(fù)核。當(dāng)樁長≤80m、樁端進(jìn)入持力層為中風(fēng)化巖層時(shí)，入巖深度為3 m；樁端進(jìn)入持力層為破碎中風(fēng)化巖層時(shí)，入巖深度為22 m，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。當(dāng)樁長＞80m時(shí)為確保樁體裂縫及控制預(yù)應(yīng)力損失滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，混凝土強(qiáng)度調(diào)整為C45。

灌注樁施工前進(jìn)行超前鉆能夠提前預(yù)估樁體長度，樁身鋼筋籠及預(yù)應(yīng)力筋能夠提前加工制作，無須等到終孔后制作，加快施工進(jìn)度。

采用一樁一孔超前鉆共鉆孔331個(gè)，依據(jù)超前鉆柱狀圖本項(xiàng)目共揭露41個(gè)孔為破碎中風(fēng)化花崗巖，對(duì)比詳勘ZK59、ZK64、ZK95號(hào)土層巖性相符，超前鉆數(shù)據(jù)能更加有效地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

5 結(jié)語

根據(jù)規(guī)范要求同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，沿海地區(qū)復(fù)雜巖面條件下樁基施工前采用一樁一孔超前鉆很有必要。因在設(shè)計(jì)確定樁端入不同風(fēng)化類別的巖層后，超前鉆由于是一樁一孔，能準(zhǔn)確反映該樁位的地層情況。同時(shí)，各地層準(zhǔn)確深度已確定，灌注樁成孔前，可預(yù)先制作鋼筋籠及預(yù)應(yīng)力筋，計(jì)算出混凝土數(shù)量，加快了樁基施工的速度，節(jié)省費(fèi)用，質(zhì)量保證系數(shù)大大提高。