长螺旋钻孔压灌桩在泥质粉砂岩地质条件下的施工应用分析

作者：权旭伟

来源：《价值工程》2017年第11期

        摘要： 通过长螺旋钻孔灌压桩在广西钦州某厂房项目泥质粉砂岩地质条件下的实践应用，围绕实例中长螺旋钻孔压灌桩的整个施工过程，以相关规范为依据，说明长螺旋钻孔灌压桩与旋挖钻孔灌注桩在相同地质条件下各自的施工特点，分析长螺旋钻孔灌压桩的质量控制。为在今后类似场地长螺旋钻孔灌压桩施工提供可行性借鉴。

        Abstract： Through the application of long auger drilling bored pile in the geological condition of muddy siltstone in a plant project of Qinzhou， Guangxi， around the whole construction process of the long auger bored pile in the case and based on the relevant specification， the construction characteristics of the long auger drilling bored piles and the rotary drilling bored piles under the same geological conditions are expounded and the quality control of the long auger bored piles is analyzed， so as to provide a feasible reference for the construction of long auger bored piles in the future.

        关键词： 长螺旋钻孔灌压桩；泥质粉砂岩；质量控制

        Key words： long auger bored pouring pile；argillaceous siltstone；quality control

        中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0094-03

        0 引言

        桩基工程由于其特殊的隐蔽性，在施工过程中质量控制难度极大，尤其是为了满足承载力及桩体的稳定性要求，桩端进入持力层的深度较大时，桩体的入岩终孔深度很难控制。工程位于广西某工业厂房项目，采用长螺旋钻孔灌压桩，端承摩擦型桩，桩端入持力层第⑥层泥质粉砂岩不小于6.0m，或至坚硬岩石无法钻进为止。但在试桩过程中，桩端未能进出持力层6.0m，没有钻到预定深度，出现钻杆剧烈跳动，无法钻进的现象，同时对于钻至坚硬岩石而无法判断，不能满足终孔条件。后进行专家论证，比选长螺旋钻孔灌压桩与旋挖钻孔灌注桩，因考虑到桩基施工的经济性，后更用大功率长螺旋钻机和适宜钻头试桩成功。

        1 工程概况及地质条件

        1.1 工程概况

        长螺旋钻孔压灌桩采用干作业钻孔施工。桩径D为 600mm共1种，单桩承载力特征值1380kN。施工桩长约为6.0～16.0m。终孔以实际持力层埋深为准，桩混凝土强度等级为C35，抗渗等级不应低于P8。

        1.2 工程地质条件

        1.2.1 岩土层分布特征

        工程场地属于丘陵地貌。现场揭露地层，场地各岩土层主要由第四系（Q）素填土、耕土、粉质黏土及层下伏为古近系湖相沉积的志留系泥质粉砂岩（S）组成，自上而下分布为：

        该层做标准贯入试验15段（次），实测锤击数为8～15击，平均击数为10.9击，修正后平均击数为10.0击。本层取原状土样9件，压缩系数？琢1-2=0.16～0.58MPa-1，平均值0.34MPa-1，属中压缩性土。

        （5）泥质粉砂岩⑤（S）：灰白、灰黄色，全风化，粉砂质结构，原岩结构基本破坏，呈坚硬粉土状，钻进快，取芯难，返水正常，返水中岩芯粉呈粉砂。

        该层做标准贯入试验31段（次），实测锤击数为21～37，平均击数为27.7击，经杆长修正后平均击数为26.2击。本层取岩样9组，压缩系数a1-2=0.15～0.34MPa-1，平均值0.23MPa-1，属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级，该层在场地内均有分布，层面埋深0.00～9.10m，层面标高7.71～36.42m，层厚为1.10～5.80m。

        （6）泥质粉砂岩⑥（S）：灰白色、灰黄色，强风化，局部中风化，粉砂质结构，薄层状结构，局部夹页岩、泥岩，遇水易软化，回转钻进，钻进快，取芯难，返水正常，岩芯多呈短柱状、块状，部分呈砂状。

        该层取岩样20组做天然单轴抗压强度，强度为0.291～1.43MPa，平均值为0.600MPa，标准值为0.485MPa。综合判定属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级，该层在场地内均有分布，层面埋深0.60～13.50m，层面标高3.37～33.52m，揭露最大厚度为28.30m。

        1.2.2 场地水文条件

        现场揭露，场地内赋存一层上层滞水：主要赋存在素填土①中的空隙中，主要受大气降水的渗漏补给，通过蒸发方式排泄，测得孔内稳定水位标高为10.00～14.71m，不具有统一、连续的地下水位面，年水位变幅为2.0～3.0m左右。另据区域水文资料，场地基岩赋存基岩裂隙水，主要受大气降水及周边地下水侧向渗流的补给，存在水量富集的可能。这两层水相对低洼地段将会对基础施工有一定的影响。场地水对混凝土结构具有弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

        2 桩型应用分析

        2.1 桩型的选择

        由于场地属于丘陵地貌，平山造城。场地填土时间较短，土体欠固结，加之填土较厚，不能满足天然地基的要求。

        素填土①厚度不大，但土质不均匀，且含有块状砂岩（直径20～36cm，最大达到60cm），不宜采用CFG桩、深层搅拌地基处理措施。可考虑强夯等方法进行地基处理，但根据当地工程经验，采用强夯地基处理后容易因不均匀沉降产生的开裂，会影响建筑物的使用性及美观，宜采用桩基础。泥质粉砂岩⑥承载力高，力学性能稳定，是拟建建筑物良好的桩端持力层。根据施工经验，较常用的桩型可采用旋挖钻孔灌注桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔桩等三种桩型。

        2.2 成桩的可能性及实践应用分析

        2.2.1 旋挖钻孔灌注桩

        采用旋挖钻机进行施工，自动化程度高、质量高。该钻机为全液压驱动，电脑控制，能够精准定位钻孔，自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，能有效的控制桩端的入岩深度，防止超挖和欠挖，最大限度的保证钻孔质量。施工速度快，其工效是循环钻机的20倍，桩长20m左右的孔一般可在2～3h内终孔。旋挖钻可以挖钻软岩石，其成桩能力比其他两者都好。

        工程采用干作业试桩，旋挖钻进入泥质粉砂岩⑥的进尺速度比较快，能够比较容易的把控桩端入岩深度。可以有效避免因施工场地泥泞、不够平整导致的偏桩现象，桩身垂直度比较好。但在施工过程中，终孔后大量的水集聚在孔底，水位不断上升，如不能及时浇筑混凝土，由于孔底和孔壁长时间浸泡，孔壁没有泥浆护壁，周围土体容易塌孔。

        2.2.2 长螺旋钻孔灌压桩

        长螺旋钻孔压灌桩，施工成本低、施工方便、噪音低、振动小、环保。混凝土通过钻杆压入孔中连续泵送混凝土可有效避免断桩、缩径等质量问题，并对桩孔周围有渗透、挤密作用，提高了单桩的承载能力。长螺旋钻孔压灌桩适用于素填土①、耕土②、淤泥质土④、粉质粘土④、泥质粉砂岩⑤，能够有效地防止塌孔的发生，与旋挖钻孔灌注桩相比其造价低廉，综合经济效益好。

        在实际的工程实践中，由于工程属于丘陵地貌，另外勘探点布置沿建筑物周边线，中心及角点布置，孔距间距20m。根据勘察报告不能有效的判定单根桩的桩长，只能通过预估，对比分析地质勘察资料，判断所钻入地层的岩性及入岩深度。又由于工程要求入第⑥层泥质粉砂岩不小于6.0m，在施工过程中很难保证入岩深度。对于风化岩层及或持力层外观性质相近的地层则易产生误判，特别是场地存在有富水层时，地下水对叶片附土软化浸润导致误判的可能性非常大。现场施工中采用的取土观察法、钻进速度控制法、负荷电流读取法，均不能准确解决长螺旋施工入岩深度的判定，又在长螺旋钻机在第⑥层泥质粉砂岩进尺速度较慢的情况下，实际入岩控制难度极大。建议最好采用超前钻探法，但因该方法工作量大、造价较高、时效性较差在长螺旋钻孔桩施工中应用较少。

        长螺旋钻机相比旋挖钻机自动化程度不高，桩身垂直度及桩位控制难度较大，尤其地处广西地区雨天较多，施工场地泥泞或场地不平整等原因极易发生偏桩现象，影响桩基的承载能力。

        2.2.3 人工挖孔桩

        人工挖孔桩造价低，单桩承载力大、不需大型机械、可多根桩同时挖掘、可直接检验桩底、质量易保证的特点。但施工安全性较差，场地基岩面埋深较大，根据桂建管[2014]87号“关于严格使用人工挖孔灌注桩的通知”第六节的要求——高压缩性人工填土厚度超过5m严格使用人工挖孔桩。因此，不建议采用人工挖孔桩。

        综上所述，建议采用旋挖钻孔灌注桩，以泥质粉砂岩⑥作为桩端持力层，由于岩面起伏较大，设计要求桩端应进入第⑥层泥质粉砂岩不小于6.0m。

        但在工程实际施工中，根据工程所在地周边地质情况及其他项目钻孔试桩的成功经验，桩基础选型成本变动等多角度考虑。通过改变长螺旋钻机型号及钻具，工程采用长螺旋钻孔灌压桩为施工桩型。

        3 桩基质量检验与工程质量

        根据低应变实验结果，实测曲线完整性判定为Ⅰ类和Ⅱ类，桩身完整性较好。静载试验以86#桩为例，桩径600mm、桩长13.31m，桩身混凝土强度等级C35，在试验过程中加载至设计极限荷载2760kN，最终沉降量为10.31mm，沉降量与同场地的其他桩相比较大，大多数桩最终沉降量集中在2～6mm，最大回弹量为2.78mm，回弹率为26.96%。最末一级的前一级沉降为2.21mm，最末一级沉降为2.15mm，历时1380min观测，桩顶沉降已达到相对稳定，终止加荷。试桩Q-S曲线如图1。根据桩基质量检测，长螺旋钻孔压灌桩能够满足设计要求。

        4 结束语

        通过对长螺旋钻孔压灌桩在泥质粉砂岩地质条件下的施工应用，分析对比长螺旋压灌桩与旋挖钻孔灌注桩的优劣。为在类似场地条件下施工提供了一定的参考。在不同地层条件下和不同的施工环境下，往往会遇到不同的问题。长螺旋钻孔灌注桩凭借其综合效益高的优势，在大量的工程实践中得到推广和应用，但在实际应用中也存在着不尽人如意的地方，比如对软质岩石和风化岩石施工、入岩深度较大时，对入岩深度的控制等问题，还需要在今后的施工实践中不断完善。

        参考文献：

        [1]李旺.旋挖钻孔灌注桩在泥质粉砂岩地区施工实践[J].探矿工程，2014.

        [2]杨树萍.长螺旋钻孔灌注桩的施工与质量控制[J].工程与建设，2009.

        [3]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].

        [4] JGJ 106-2014，建筑基桩检测技术规范[S].