基桩泥质砂岩持力层风化程度综合判定与应用

陈德修

（广东省建设工程质量安全检测总站有限公司）

岩石风化程度的判定通常采用工程地质定性评价方法，即从岩石颜色、次生矿物的发生、节理裂隙发育情况、机械破碎难易程度、以及岩石的物理、力学和水理性质变化等方面综合分析确定。而岩石风化程度的定量评价，目前通常采用的是对岩体工程地质性质比较敏感的一些物理力学性能指标，通过室内或现场测试岩石物理力学性能单项或综合指标进行岩石风化程度划分。由于影响岩石风化程度的因素复杂，各种岩石风化速度和风化后形态的变化也各异，因此很难建立岩石风化程度划分的统一、定量的标准，特别是针对软质岩石。通过某项目基桩钻芯法与地质勘察情况中对泥质砂岩风化程度判定的差异，提出针对桩端泥质砂岩持力层的合理判定方法，给类似工程提供参考。

1 工程概述

某项目端承灌注桩基础，设计桩端持力层为微风化泥质砂岩。根据勘察资料及桩基超前钻资料，场地下部基岩为白圭系泥质砂岩，遇水易软化崩解。前期试桩进行基桩钻芯法检测时，发现所检测的6条桩的桩端持力层岩性的判定与地质勘察结果明显不符，需要对本项目混凝土灌注桩桩端持力层的综合判定给出意见与建议。

2 地质勘察与基桩钻芯法反映持力层情况

2.1 基桩钻芯法检测结果

典型的ZHL-177号和ZHL-250号桩基桩钻芯法芯样及地质钻孔岩芯照片对比见图1和图2：

图1 ZHL-177号桩钻芯检测与地质钻孔岩性照片对照图

图2 ZHL-177号桩钻芯检测与地质钻孔岩性照片对照图

⑴ZHL-177号桩基桩钻芯法检测施工桩长51.66m，桩端持力层钻进深度为59.70m，岩样呈深红色、短柱或碎块状，检测单位判定桩端持力层岩性为中风化泥质砂岩；而对应地质钻孔在43.50m（高程-48.39m）以下鉴定为微风化泥质砂岩；

⑵ZHL-250号桩基桩钻芯法检测施工桩长48.81m，桩端持力层钻进深度为54.56m，岩样呈深红色、短柱状，检测单位判定桩端持力层岩性为中风化泥质砂岩；而对应地质钻孔钻孔在44.00m（高程-48.39m）以下鉴定为微风化泥质砂岩。

钻芯法检测6根桩结果汇总见表1。

表1 基桩钻芯法检测结果汇总

本次基桩钻芯法检测结果反映：

⑴钻芯检测6根桩均钻穿桩底，并下钻至桩底以下不小于5.00m的持力层深度，最大钻进深度59.8m，平均深度为57.27m；

⑵经检测单位对现场岩芯的鉴定，6根桩桩端持力层均判定为中风化泥质砂岩，其中有3条桩的桩端持力层岩样因过于破碎松散，无法取得岩石芯样进行抗压强度试验。

2.2 桩底标高与地质岩层比对

从钻芯法检测桩底标高与地质勘察揭示岩层分布高程情况比对见表2。

表2 从桩底标高与地质勘察揭示岩层分布高程情况比对

⑴依据地质勘察资料与检测桩持力层顶面标高来看，桩端持力层均入岩微风化泥质砂岩，入岩深度为2.71～14.32m，从勘察角度分析桩端持力层是满足设计为微风化岩的要求的；

⑵检测单位从基桩钻芯法的角度依据取得的岩石芯样，特别是ZHL-177号桩、ZHL-182号桩和ZHL-250号桩桩端持力层未能取得完整岩芯进行抗压强度试验，综合判定桩端持力层为中风化泥质砂岩。

2.3 地质勘察阶段的岩石抗压强度结果

本项目勘察阶段采取岩石样品进行室内物理力学性质试验，岩石中风化及微风化的天然湿度单轴抗压强度、饱和抗压强度及干燥抗压强度试验成果统计见表3：

表3 岩石抗压强度统计

根据抗压试验结果统计，场地内中风化泥质砂岩的饱和抗压强度标准值为3.10MPa，变异系数为0.77；微风化泥质砂岩的饱和抗压强度标准值为5.57MPa，变异系数为0.91；整体上岩石抗压强度离散性较大。

3 结果差异性原因分析与处理建议

3.1 结果差异性原因分析

⑴人员判定的主观性是导致钻芯法检测持力层判定结果与地质勘察结果出现差异的原因之一。场地范围内地勘钻孔鉴定的微风化岩石面平均高程为-43.85m，而基桩钻芯法检测结果显示灌注桩底高程为-50.38～-55.36m，桩底以下岩石均鉴定为中风化泥质砂岩，与地勘钻孔鉴定存在明显差别。而根据地勘钻孔揭示岩石芯样照片及基桩检测揭示桩端持力层芯样照片对比分析，地勘钻孔微风化岩石芯样及基桩桩底岩石芯样均呈短柱状，局部为碎块状，岩芯差别不大，存在技术人员对风化层的主观认识的差别导致岩性鉴定有差异的可能；

⑵机械操作的过程也是导致钻芯法检测持力层判定结果与地质勘察结果出现差异的原因之一。场地内泥质砂岩为软质岩，易软化崩解，钻孔采取岩芯的破碎程度与钻机使用的钻头类型、回次进尺的大小、泥浆泵的压力大小、工人操作的熟练程度都有密切关系，因此造成地勘钻孔岩石芯样与基桩钻芯法检测持力层芯样所揭示的岩石破碎程度局部存在一定差异，影响了不同风化层的鉴定；

⑶地质勘察钻孔鉴定的微风化泥质砂岩，饱和抗压强度统计值为5.57MPa；而基桩钻芯法检测结果判定的中风化岩持力层，其饱和抗压强度值分别为ZHL-122#桩桩端持力层抗压强度为11.lMPa、ZHL-128#桩桩端持力层抗压强度为8.2MPa、ZHL-143#桩桩端持力层抗压强度为14.3MPa，大于地勘钻孔微风化岩石抗压强度统计值，这3根灌注桩桩端持力层的抗压强度大于该场地微风化泥质砂岩饱和抗压强度标准值。

3.2 工程处理建议

⑴从桩端持力层岩石饱和抗压强度力学性能来看，本次ZHL-128号、ZHL-122号和ZHL-143号桩可判定为满足设计为微风化岩的要求，但基桩钻芯法检测结果与地质勘察钻取岩石芯样完整性均较差，不适宜对岩石的风化强度做综合判定；

⑵对未能截取岩石芯样进行抗压的ZHL-177号桩、ZHL-182号桩和ZHL-250号桩，建议进行岩石点荷载试验后提请设计单位复核后，确定下一步的处理方案；

⑶建议在项目后续检测桩的过程中提高现场岩石芯样的取样质量，为合理判定岩石风化程度提供基础。

4 结语

⑴加强技术人员的专业能力继续教育培养，使专业技术人员能依据更加客观科学地判定依据对岩性进行准确评判，同时加强对钻机操作技术人员的培训，提高钻机操作技能，确保钻取的芯样尽可能保持原有岩层性状和特性。特别是对易风化岩的钻取、编录和试验应及时进行，加强抽取后易风化岩的现场保护；

⑵对软岩的钻探取样，应配备适当的地质钻进设备，现场对不同的岩层钻进要求应满足《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJ/T 87-2012）规定，以便客观正确地判定岩土性状。对基岩完整程度的判定，建议必要时可以采用孔内摄像法或CT探测法等其他辅助手段作进一步的验证检测；

⑶从对桩端持力层岩层要求的综合角度出发，建议软质岩石端承桩桩端持力层判定可结合抗压强度、岩样破碎程度、风化程度和RQD等指标作综合评判。