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1、复杂地质条件下大直径长桩冲击钻机成孔质量的控制摘要:介绍了广州市地铁四号线车站1标高架车站和区间桩基础———冲孔灌注桩施工中遇到的施工难题及其解决方法:利用超前钻探手段,根据不同地层条件,采取相应的技术措施,控制孔壁坍塌、缩颈、桩孔偏斜以及减少在冲孔过程中常遇的卡钻、埋钻等问题。关键词:复杂地质 大直径长桩 超前钻探 冲击钻机成孔1工程概况1.1设计广州市地铁四号线车站1标包括石站和海傍站高架车站站台及站房,车站站台及区间柱间距为25m,车站轨道梁采用预制后张预应力混凝土箱形梁,除站厅及部分设备与管理用房外均架空。采用嵌岩端承桩基础,桩径分1.2m、1.5m两种,站台及区间
2、墩采用双柱,每柱下四桩承台,站房部分多为两桩承台,其中1.2m桩径约100根,1.5m桩径约80根,多数桩长超过50m,最大桩长80m。1.2工程地质本场地属于丘陵地貌,地表水系发育,河涌、沟塘遍布,根据地质初勘资料,站场地内由上到下的各地层岩性为:人工填土层 土层厚0.50~9.70m,土层平均厚度1.48m。海陆交互相沉积淤泥层 饱和,流塑,含有机质、细砂、贝壳碎片等,土层厚1.20~7.50m,土层平均厚度3.41m。海陆交互相沉积中粗砂层 饱和,松散状,层厚1.20~3.50m,平均厚度2.42m。混合花岗岩类残积土层 土性为砂质黏性土,具有遇水软化、崩解特点。层厚
3、1.30~21.50m,平均厚度7.83m。混合花岗岩全风化带 风化剧烈,裂隙发育,岩芯呈坚硬土柱状,遇水易软化、崩解。层厚1.80~18.00m,平均厚度6.88m。混合花岗岩强风化带 岩芯呈半岩半土状、碎块状,岩石风化不均,多夹中风化岩块,可见球形风化现象。层厚1.30~39.20m,平均厚度10.97m。混合花岗岩中风化带 岩石组织结构部分破坏,裂隙较发育,可见多组裂隙,倾角>60°,层厚0.50~18.00m,平均厚度5.09m。1.3工程地质评价本段地貌属珠江三角洲冲积平原,砂层分布较广,厚度较大,下伏基岩为白垩系碎屑岩,地下水补给来源较充沛,地下水丰富,属
4、于岩土工程条件复杂地段,存在如下影响:①软土:软土强度低,易流变的特点,钻(冲)孔桩施工时易产生缩颈问题。②砂土:本区砂土多为饱和、松散~中密,钻(冲)孔桩施工时易发生塌孔。③软弱夹层:白垩系沉积岩中软弱夹层较为发育,存在大量透镜体,导致岩质不均,岩石强度和岩面起伏变化大。2施工中的超前地质钻探根据设计要求,桩的终孔原则:轨道梁下的桩基可进入连续中风化岩层深度>3D(D:桩直径),或进入连续微风化1.5D,或进入中风化加微风化的深度>3D;且桩下中风化层或微风化层岩层厚度≥3D。设计虽然给出了详细的地质勘察报告,但由于地质条件较复杂,桩位也有调整,所以不能满足桩
5、成孔的质量要求,特别是桩穿过的详细土层情况和桩端持力层高程不能准确判断,为此,决定采用超前钻探手段,准确判定桩位地质状况。2.1超前钻探桩位的选取地质资料显示,基岩面起伏较大,软弱夹层多,根据4)残积土层 施工时应注意残积土层和完全风化岩层遇水易软化、崩解,需加强桩基施工的护壁措施。5)岩面起伏 中风化岩面局部陡变,强风化岩中夹中风化岩块、球形风化等不利因素较多,需注意控制桩孔垂直度。3成孔过程的质量控制和检测3·1成孔质量的控制成孔过程中,几乎所有钻孔都要穿过软土、砂土、软弱夹层等,入岩时,岩层面起伏、岩性等也不同,如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩颈、桩孔偏斜及桩端达不
6、到设计持力层要求等,因此,在成孔过程中,根据地质资料特别是超前钻探资料对不同土层的高程、土层情况进行对比,根据不同地质条件和土层,随时调整泥浆的相对密度及冲程,在成孔质量控制方面做好下述几项工作。1)软土及淤泥质土淤泥质等软弱土层中成孔,成孔速度过快会造成桩孔不规则。淤泥层较薄时,可向孔内投入大量黏土和20cm以下的碎石,并采用1m左右小冲程反复冲击,使黏土和碎石挤入孔壁,以增加孔壁稳定性;当淤泥层较厚时,采用钢护筒支护孔壁,先压入钢护筒后冲孔,以防止坍孔和缩孔。泥浆相对密度控制在1.35~1.50之间,利用向孔内投入黏土或加入清水来调整泥浆的相对密度。在软弱土层中成孔容易
7、出现缩颈,成孔时,应加大泵量,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。另外,在灌注混凝土或下钢筋笼前,可采用上下反复扫孔的办法,以达到设计的桩孔径。2)黏土或粉质黏土在砂质或粉质黏土中成孔,小冲程1~2m,泵入清水或稀泥浆,经常清除钻头上的泥块。泥浆相对密度控制在1.3~1.4之间,对黏土层、亚黏土层泥浆相对密度宜控制在1.2~1.3之间。有地下水时,应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时,必须能保持足够的泥水压力。3)砂及砂土层对于砂、砂砾等土层,若成孔速
