花岗岩地区大直径嵌岩桩码头入岩界定探讨

2013-08-22何智敏

山西建筑 2013年13期

何智敏

(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510230)

0 引言

嵌岩桩因其具有诸多优越性而被广泛应用于工程建设中，尤其在国内沿海花岗岩地区码头工程建设中，基岩埋藏深度一般较浅，基础形式多数采用大直径嵌岩灌注桩［1，2］。嵌岩桩施工的关键在于:保证桩基成孔的入岩长度满足设计嵌岩长度的要求，因此入岩起算点的界定是影响工程可靠性的一个重要因素。

1 入岩界定方法

花岗岩地区的岩面起伏一般较大，桩基成孔作业时，钻头体一般先以点接触的方式触及岩面，该点称之为岩面接触点;随着碎岩过程的不断深入，钻头体的径向截面将全部进入岩体，该点即为桩基入岩起算点(如图1所示)。目前施工过程中，入岩界定一般由地质工程师在综合考虑地质资料、桩基成孔工艺等影响因素基础上进行。

1.1 岩面接触点的确定

1.1.1 岩土工程勘察报告

岩土工程勘察报告是岩面接触点确定的基础资料。对于重大型码头工程，按规范要求宜采用“一桩一孔”的勘察布孔方式［3］，此时各桩位相应的钻孔资料是进行接触点确定的重要依据;对于一般性码头工程，可根据报告所揭示的岩层变化规律，结合临近的钻孔及剖面，对桩位的岩面标高范围进行预测。

图1 嵌岩桩入岩起算点示意图

1.1.2 钻进进尺

由于上部第四系覆盖层以及全、强风化岩层在强度上有明显低于中(微)风化岩石，钻头体接触到岩面时，进尺会有明显的下降趋势，且随着碎岩的不断深入，进尺会保持在一个相对较低的速度范围内。因此岩面接触点可从施工现场的钻进记录表上明显的体现出来。

1.1.3 返屑情况

在钻进进尺明显下降之后，返屑中将出现中(微)风化碎岩屑(块)，且随着钻进的深入，岩屑(块)的含量呈上升的趋势，因此通过观察返屑情况可更为直观的确定岩面接触点。

1.2 入岩起算点的确定方法

1.2.1 一般情况下的确定方法

当钻头体全截面入岩后，如果岩性无突变且上部孔壁相对稳定，所冲出的岩屑(块)中(微)风化岩的含量一般会保持在一个相对稳定的范围。因此针对具体的码头工程，在对施工工艺、设备、取样方法、取样间隔等作统一规定的前提下，可以地质资料为基础，通过观察各阶段样品的中(微)风化岩屑的含量变化，探求一个合理的变化范围，作为现场入岩界定的重要参考。

1.2.2 地质异常情况下的确定方法

花岗岩地区，岩面起伏大，裂隙较为发育，局部存在风化夹层，甚至是球状风化带等地质异常情况［4，5］。若遇到风化夹层，应继续钻进，待完全穿过风化夹层后，以新的全截面入岩点作为嵌岩桩入岩起算点;若怀疑存在球状风化带或与地质资料的推断有较大的出入的情况下，应慎重考虑，必要时应建议进行超前地质钻孔;对于岩面陡峭的区域，应进行一定量的加深钻入;对于裂隙较为发育的区域，中风化岩的颜色、色泽已发生一定的变化，岩屑(块)的棱角不够分明，遇此情况，应综合考虑钻进过程中返屑的连续性与一致性。

2 应用实例

泉州某新建8个3 000 t级液体化工泊位，根据地质资料，项目范围内基岩为花岗岩，其中5号泊位基础形式采用56根φ1 200 mm钢套筒嵌岩桩，共14个排架，间距为7 500 mm，每个排架布置4根直桩，桩间距5 250mm，嵌岩段直径为1 000 mm，入岩长度3.6 m(桩位平面布置图见图2)。该泊位范围内共有前8个期勘察钻孔，其中5个钻孔(SK1～SK4，D8)离桩中心点距离小于3 m。故选定上述5个钻孔及邻近桩孔进行入岩界定的具体实施方法探讨。

图2 桩位平面布置图

2.1 入岩界定的具体实施方法

桩基采用泥浆护壁冲击成孔，每个冲锤上分别焊接4个捞渣斗，以便于取样。根据桩基成孔记录，绘制出6AA，6DD，10AA，13AA，13DD桩孔的钻进深度与钻进时间关系曲线(见图3)。从曲线中可看出，随着钻进的不断深入，进尺总体上呈下降趋势直至稳定在一个相对低速的范围(4 cm/h～12 cm/h)。结合关系曲线、现场取样以及邻近钻孔资料，可分别确定上述5个桩孔的岩面接触点，如表1所示。

图3 钻进深度与钻进时间关系曲线

表1 岩面起算点表

冲锤接触到岩面后，每间隔20 cm取一次样，每桩孔取15组样品，并从样品中区分出中(微)风化岩屑，分别对其含量进行估算，得出每个桩孔中(微)风化岩屑的含量范围，结果如图4所示。从图4中可知，各桩孔第3次及以后的样品中(微)风化岩屑的含量普遍处于70%～90%范围内。故该含量范围可作为本工程入岩界定的一个量化标准。