人工挖孔桩桩基施工勘察的编制

储江生

摘要：桩基勘察为施工阶段勘察，在类似项目中经常出现，但大多勘察以判别岩性是否到桩端持力层，是否满足设计要求，报告编制比较混乱并没有全面性和系统性；本次以工程实例介绍施工勘察，按勘察规范和相关规范要求，编制不良地质作用下桩基勘察报告，为类似勘察项目编制报告提供参考。

关键词：不良地质作用；石灰岩；岩溶角砾岩；充填物；溶蚀

一、工程概况

安徽某房地产开发有限公司拟在淮南市凤台县经济开发区马岗集菜市场旧址兴建马岗集农贸市场改扩项目，该项目1#按规划设计为28F（H=81.2m）、2#楼规划设计为33F（H=95.7m），两栋楼正负零标高皆为25.90m，框剪结构，采用人工挖孔桩基础，桩端原设计要求进入④中风化灰岩不小于1.0米且桩长不小于6.0米；1#楼设计67根桩、2#楼设计64根，两栋楼合计131根桩。2014年底1#、2#楼人工挖孔桩进行施工，开挖深度在4.20～26.80m；

二、桩基勘察工作目的

在人工挖孔桩施工过程中，按照原设计要求，需挖至稳定的岩石持力层，但由于基岩为灰岩，岩溶现象发育，主要为大小溶洞（沟、槽）发育，也无规律（现场挖孔深度4.20～26.80m）；稳定的基岩持力层不明确。鉴于此本工程各责任方经过协商确定，需对1#、2#楼进行逐桩桩基勘察工作。

1、本次勘察工作目的重点在逐孔查明已施工的桩孔底面下一定深度范围内岩石特征、岩溶现状及充填物的特征。

2、对岩溶等不良地质现象的成因及现状进行分析，评价场地的稳定性和适宜性。

3、论证和评价本工程采用人工挖孔桩所涉及的岩土工程问题。

4、根据本次专门的桩基勘察成果，结合原详勘成果资料和现场工程桩已实施情况，为后续的地基基础设计及施工提出合理的建议和意见。

三、勘察依据及使用规范、规程

（1）《马岗集农贸市场改扩建项目岩土工程勘察报告》（详勘，2014年6月29日）

（2）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）；

（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

（4）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；

（5）《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJ/87-2012）；

（6）《岩土工程勘察安全规范》（GB50585-2010）；

（7） 《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）

（8） 《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）

（9） 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；

（10）建设单位提供的建筑物规划平面总布置图及桩基施工图以及合同书等。

四、勘察工作布置、勘察方法和工作量

1、勘察工作布置

本次专门的桩基勘察主要利用现场已施工的人工挖孔桩逐孔进行勘探工作，主要要求勘探孔钻至稳定基岩面下一定深度，或钻至20.0～30.0m（以桩顶标高下深度）

2、勘察方法

根据现行有关规范、拟建筑物结构特点、场地条件、场地工程地质条件，本次工作方法主要有：钻探、取样和室内试验等。取岩石样采用岩芯管，岩石试验主要为单轴抗压试验及容重。岩石试验由安徽省某检测咨询有限责任公司实验室完成。高程系统与场区建设使用的高程系统一致。

3、勘察工作量

本次共完成人工挖孔桩钻芯孔131个，其中取样孔45个，鉴别孔66个，总进尺位1610.0米，取岩石样32组、土样4组、扰动样9组、溶洞填充物原位测试标贯28次。

4、勘察时间

外业工作于2015年3月5日进场施工， 2015年4月9日完成。室内岩土样试验报告于2015年4月16日结束，内业资料整理于2015年4月28日完成。

五、基岩描述及其特征

（1）、前期详勘报告内容

根据《马岗集农贸市场改扩建项目岩土工程勘察报告》（详勘，2014年6月29日）

④层石灰岩（？）--层厚1.1～11.4m，层底标高为5.62～-12.85m。灰白、青灰色，中风化，泥质～微晶结构，中厚～厚层构造，夹薄层。岩性以石灰岩为主，局部夹黄色泥岩及砂岩薄层，岩芯呈短柱状、长柱状，沿层面断开。裂隙较发育，沿裂隙面发育方解石细脉，脉宽1～10mm，分布不均匀。沿裂隙面有明显的溶蚀现象，部分地段发育有溶洞，主要为硬塑状态粘性土、密实状态的砂砾及灰岩碎屑充填，分布不均匀且无规律。溶洞为全充填，勘察期间未见空洞。岩石质量指标RQD约 20～40，采取率约80%，属破碎～较完整的较硬～坚硬岩，岩体基本质量等级分类Ⅱ～Ⅳ。地基承载力特征值 （fak ）为1200KPa。

④-1层岩溶角砾岩（？）--层厚1.9～28.8m，层底标高为7.44～-14.87m。灰色夹褐红夹灰白、灰色，砾状结构，块状构造，角砾成分为灰岩，呈棱角状，直径20～600mm，基质为泥质及少量钙质，胶结较差，局部岩芯手掰可断，岩芯呈短柱状，碎块状，属极破碎的极软岩，岩石基本质量等级分类Ⅴ。实测标准贯入试验锤击数一般为111.0～138.0击/30cm，平均为127.2击/30cm。地基承载力特征值 （fak ）为600KPa。

（2）、本次勘察描述

④层石灰岩（？）：灰白色、青灰色，中风化，泥质～微晶结构，中厚～厚层构造，以灰岩为主，局部夹黄色泥岩和砂岩薄层；钻孔取芯较完整，但局部有裂隙发育，取芯较破碎，沿裂隙面有明显的溶蚀现象，部分地段发育为溶洞，其充填物主要为硬塑状粘土夹中密至密实状态砾石及碎岩屑，分布不均匀且无规律。钻孔进尺基本均匀，无落杆现场，勘察期间未见空洞。在裂隙发育层面处，岩石强度稍差；该层岩石质量指标RQD在20～35，采芯率在75%，屬于极破碎～较完整的较硬～坚硬岩，岩体质量等级在Ⅱ～Ⅴ；

④-1层灰岩角砾岩（？）：褐红夹灰白、灰色，砾状结构，块状构造，砾屑成分为灰岩，呈棱角状，粒径20～600mm，岩芯呈短柱状，碎块状，属极破碎的极软岩，岩石基本质量等级分类Ⅱ～Ⅴ。取芯大部破碎，局部可见完整芯样；沿裂隙面有明显的溶蚀现象，部分地段发育有溶洞，主要为砂土夹砾石、中密至密实状态（少量稍密状）的砂砾及灰岩碎屑充填，分布不均匀且无规律。溶洞分布无规则，大小不一，存在0.20～9.20m深的溶洞。

六、地下水及水土对建筑材料腐蚀性

本次勘察，岩层中含有孔隙裂隙水，局部具微承压水，水量一般，场地周边无污染性水源，根据原勘察详勘报告，综合判断拟建场地及附件的水和土对砼及砼中钢筋具有微腐蚀性。

本次采用泥浆护壁钻探，地下水情况参照原详勘报告；根据现场人工挖孔桩情况，地下水量一般，成孔抽水可进行施工。

七、不良工程地质条件和不良地质作用

本次专门勘探，凤台县马岗集农贸市场改扩建项目1#、2#楼共有131根桩，钻孔揭示现桩孔底岩层5.80～34.40m深，本次控制孔进入该层11.0m至34.4m不等；1#楼钻孔揭露了31根桩存在溶洞，2#楼钻孔揭露了32根桩存在溶洞；由于灰岩和角砾岩都大量存在裂隙发育和溶蚀作用，取岩芯样大部破碎，不良工程地质条件较普遍存在；溶洞均为全填充，充填物为硬塑状态粘性土或中密～密实状（少量稍密状）的砂砾土。

八、岩层及岩溶的地质背景和形成条件及稳定性分析

勘探揭示1#、2#楼的灰岩和灰岩角砾岩其历史成因为浅海及海陆交替相成积，为互层状，成层厚度不一。后受地壳运动在场地表现为多向受力产生褶皱；反映在场区是产状规律不明显。

由于岩石为可溶性的碳酸盐类岩石，在地势抬高后沿层理、节理及构造运动产生的裂隙等处在水力的作用下产生不同程度的岩溶现象（溶洞、沟、槽等）。

从岩溶充填物（粘性、砂砾土）反映，此后岩溶（溶洞、沟、槽等）又被陆相冲积物及岩石本身的风化碎屑所充填，且后期未发生明显的溶蚀现象。1#、2#楼处基岩虽岩溶现象较发育，但其充填物多为硬塑状粘性土及中密～密实状砂砾类；基岩现处于地面5.62～7.44m以下（根据详勘报告），即有较厚的覆盖层，透水性差，受大气降水渗入条件差，因此基岩应不具备继续产生对工程有影响的不良地质作用。

九、桩底岩石测试试验指标统计及岩土性质评述

1、本次专门勘探，现场取1#和2#楼桩端持力层下部岩样做了天然抗压试验，④中风化石灰岩和④-1层中风化灰岩角砾岩天然抗压强度指标统计如下：

天然岩石抗压强度指标数理统计表 表1

统计指标

地层

统计数n

最大值

MAX（MPa）

最小值

Min（MPa）

平均值（MPa）

标准差σ

变异系数δ

修正系数γs

标准值k MPa

④石灰岩

17

50.23

26.35

34.15

4.81

0.14

0.91

30.90

④-1灰岩角砾岩

13

54.89

28.63

38.17

8.64

0.22

0.86

34.18

说明：试验的岩样取钻探孔完整岩石，实验值供参考。

2、溶洞充填物原位测试统计表 表2

统计指标

地层

统计数n

最大值

MAX击

最小值

Min击

平均值 击

标准差σ

变异系数δ

修正系数γs

标准值

k 击

溶洞

（粘土夹砾石）

15

18

15

16.6

0.95

0.05

0.95

15.9

溶洞

（砂夾砾石土）

12

31

18

24.2

3.89

0.16

0.9

24.7

3、根据现场钻孔资料显示，1#楼除9#、14#、31#、32#、36#、54#、56#取岩芯较完整外，其余孔都存在破碎岩石和破碎带或软弱夹层等不良地质条件；4#、5#、10#、12#、13#、14#、15#、16#、18#、20#、21#、23#、24#、25#、26#、28#、30#、31#、32#、37#、38#、48#、50#、52#、60#、62#、63#、64#、65#、66#、67#等31个孔存在溶洞不良地质作用。岩性情况详见"钻孔柱状图"。

4、根据现场钻孔资料显示，2#楼都存在在破碎岩石和破碎带或软弱夹层等不良地质条件；1#、2#、3#、4#、5#、7#、8#、10#、11#、12#、13#、15#、16#、17#、19#、20#、22#、26#、27#、29#、33#、39#、43#、44#、48#、49#、50#、51#、52#、58#、63#、64#等32个孔存在溶洞不良地质作用。岩芯情况详见"钻孔柱状图"。

5、钻孔在挖孔桩中心施工，桩端下部虽揭示有5m深岩石，但局部存在破碎或软弱夹层等不良地质现象。

6、1#和2#楼揭露63个孔的溶洞资料显示，溶洞内充填，无空洞，钻孔进尺较均匀、无落杆现象；充填物主要有硬塑状粘土夹砾石和砂夹砾石土等。具体详见"钻孔柱状图"。

十、场地稳定性和适宜性评价

根据详勘报告，并查阅区域地质资料和本次勘探结果，拟建场地无明显的活动断裂构造。场区内的地质构造为非活动性的，总体判定场地是稳定的。

场地内虽有岩溶不良地质现象，通过采取合适的地基基础类型和相应的结构措施后，适宜本工程建设。

十一、岩土工程问题分析及桩基设计参数

1、根据1#和2#楼桩孔底钻孔揭露地层分析 1#和2#楼桩孔底岩石主要有④石灰岩和④-1层灰岩角砾岩，水平方向均匀性差，且均有不同程度的存在岩溶不良地质现象，但充填物（硬塑状态粘性土，中密～密实状（少量稍密状）砂砾土）性质较好。

2、本次勘察孔孔口标高以上岩土层仍参按原详勘报告《马岗集农贸市场改扩建项目岩土工程勘察报告》（详勘，2014年6月29日）。

3、原设计人工挖孔桩桩端进入④层石灰岩或④-1层灰岩角砾岩，且桩端下要求有一定厚度稳定完整的岩石；根据现场已挖孔现状和本次勘探成果，终孔满足此设计条件和有关规范的要求难度较大（桩端持力层厚度，相邻桩孔底高差大等）。

4、根据本次桩基专项勘察及现有已有挖孔桩的实施情况，依据有关规范和地区经验，人工挖孔桩的设计参数见下表：

人工挖孔桩极限阻力标准值参数 表3

层序及岩土名称

人工挖孔桩

qsik（kPa）

qpk（kPa）

④层灰岩

600

12000

④-1层灰岩角砾岩

400

6000

岩溶充填物

（粘性土、砂砾土）

110*

3000*

注：带有*值为经验值。

十二、设计施工建议

1、考虑人工挖孔桩桩端岩性不均匀及存在有充填物（粘性土、砂砾土）的溶洞等，建议1#、2#楼采用桩筏基础，确保基础整体稳定。

2、人工挖孔桩终孔条件，按桩长控制为主，桩底岩性识别为辅；桩长根据设计荷载和布桩及已有设计施工条件，参照表3设计参数，按桩端处于不利条件取值；补桩及挖孔深度综合确定。

3、挖孔桩在到设计深度时，逐孔验收。

4、桩基施工，考虑已有桩成孔停工时间较长，以及可能增加相应的桩，建议桩基施工考虑间跳施工，确保相邻桩成孔安全和成桩质量。现场已经超过拟设计桩长的桩孔，可采用先清除孔底淤土及沉渣后，用素混凝土填实至拟设计桩底处；然后根据设计扩孔在桩底部需作相应的处理，满足桩底部受力均匀要求。

5、成桩可能性、施工条件和对环境的影响

人工挖孔桩：根据原详勘报告，1#和2#楼区域土层依次为①杂填土、②粉质粘土、③粉质粘土；且土层覆盖较浅仅6.80～14.50m；场地平整，通风较好，施工可操作性较强，質量可靠、对环境无污染等，由于该拟建区杂填土较厚，地势临山坡带，存有一定量积水，在挖孔时需加强抽排水工作，确保成孔安全；做好施工方案的论证工作，确保人工挖孔过程安全；挖桩孔过程，遇到填充物为砂砾土段（含扩孔）应采取有效的护壁措施，确保安全。

6、其他

6.1未说明部分可参考原详勘报告《马岗集农贸市场改扩建项目岩土工程勘察报告》（2014年6月29日）

6.2高层建筑应进行沉降观测工作。

6.3桩孔终孔前需及时通知我司和详勘勘察单位专业人员验孔。

参考文献：

[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）

[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；

[3]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；

[4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）