復(fù)雜巖層地質(zhì)沖擊成孔質(zhì)量控制

劉若展 張慧玲

【摘要】本文主要介紹瑯岐閩江大橋樁基沖擊成孔施工的特點及經(jīng)驗，總結(jié)了一套復(fù)雜巖層地質(zhì)沖擊鉆孔施工組織方法，對高強度、復(fù)雜巖層地質(zhì)沖擊鉆孔施工工藝及其事故處理等進行了分析總結(jié)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜巖層；沖擊；鉆孔樁；施工

1、概述

1.1工程概況

瑯岐閩江大橋及接線工程Ⅰ合同段主橋邊輔墩及引橋樁基樁徑為180cm；鉆孔樁均按柱樁設(shè)計，要求樁底進入微風化巖不小于1.5倍樁徑，且沉渣厚度不得大于5cm。

通過方案比選，主橋邊輔墩及引橋φ1.8m樁基采用成本較低、破碎高強度巖層效果較好的沖擊鉆機沖擊成孔施工工藝。

1.2水文、氣象條件

1.2.1水文條件

場地地下水類型主要為淺部填土中的上層滯水，中部中砂層中的孔隙承壓水，以及基底不同風化程度巖層中的孔隙-裂隙承壓水。

地下水埋深0.50～3.10米，賦存于基地不同風化程度花崗巖構(gòu)造系中的巖層空隙-裂隙承壓水，各含水層存在直接水力聯(lián)系，由于風化程度不同，風化孔隙裂隙率和連通性差異較大，總體透水性較弱，富水性也較弱。

1.3地質(zhì)條件

1.3.1地層地質(zhì)情況

本區(qū)段位于大橋亭江側(cè)陸域，地勢較平坦，主要為道路和農(nóng)田，，地面高程4.66～6.17m。土體層厚度11.3～55.7m，巖體為花崗巖。

土體層主要為：表層為厚1.7～3.1m松散素填土、雜填土，其下主要為流塑狀淤泥②2（局部夾薄層卵石②6），淤泥②2層厚9.6～43.3m，N3～N1墩下部為可塑性為主的粉質(zhì)黏土（③1）厚度為7.4～17.1m、局部有中密的中砂透鏡體（③4），厚度為2.2～2.5m。

巖體整體上埋藏較淺，巖面起伏大，風化厚度相差較大。強風化層厚薄不均，厚0.5～8.6m，多為密實砂礫狀，底部夾少量碎塊狀；中風化層整體較薄，一般不超過一米，有些部位缺失；部分強風化巖中夾有1.5～2.0m微風化殘余體，微風化面起伏很大，埋深11.8～66.6m，高程-6.51～-60.63m。

由于本段強風化層、中風化層整體厚度薄且不連續(xù)，微風化巖埋藏淺，采用端承樁基礎(chǔ)，樁端置于微風化基巖中。

1.3.2巖土體設(shè)計參數(shù)建議值

根據(jù)鉆探、原位測試和室內(nèi)土工試驗結(jié)果，并結(jié)合鉆進情況和現(xiàn)場野外鑒定，綜合確定場地巖土體設(shè)計參數(shù)建議值如下表所示。

巖土設(shè)計參數(shù)建議值表

1.3.3不良地質(zhì)作用

不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為沙土液化。橋址地震設(shè)防裂度為7度區(qū)，工程場地在埋深20米以內(nèi)分布有飽和的粉砂、細砂層，為可液化土，場地液化等級為嚴重。

特殊巖土主要為軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土）和風化巖，其中軟土分布十分普遍，厚度達50m，水平層理明顯，局部呈千層餅狀，局部層理面附粉砂，具有高靈敏度和觸變性。樁基施工時須特別注意淤泥塑性變形的問題。

2、鉆孔施工

2.1鉆機選型

根據(jù)鉆孔樁樁徑、樁長及地質(zhì)條件，選用CK2000型及CK2200型兩種沖擊鉆機配備泥漿凈化器等配套機具進行成孔作業(yè)。該機為大口徑?jīng)_擊鉆機，適用于各種地層，特別是卵、礫石層和堅硬巖層，比其他類型鉆機有較高的鉆進效率和成孔質(zhì)量。鉆機性能參數(shù)見下表。

沖擊鉆機性能表

2.2沖擊成孔

采用沖錘沖擊成孔，泥漿沉淀除渣，正循環(huán)鉆進、清孔施工工藝。開鉆前向孔內(nèi)注入泥漿，以沖擊錐小沖程反復(fù)沖擊造漿。在通過護筒底口及底口以下2～4米時，采用濃泥漿、低沖程，高頻率反復(fù)沖砸，使孔壁堅實不塌不漏。

①開孔及整個鉆進過程中，孔內(nèi)水位要求保持1.5m～2.0m水頭高度，并低于護筒頂面0.3m以防溢出泥漿，掏渣后及時補水。每鉆進2m和在地層變化處及時撈取渣樣，以便與勘察設(shè)計時的地質(zhì)剖面圖進行核對，同時也為泥漿、鉆錘及鉆進速度的選擇提供更為直接的資料。

②在鉆孔施工過程中，沖程要根據(jù)土層情況而異：在通過堅硬密實巖層或漂石之類的土層中采用中沖程，沖程過高，對孔底振動大，易引起塌孔。在通過高液限黏土、低塑形淤泥土層時，采用高沖程。在易坍塌或流砂地段用小沖程，并提高泥漿的粘度和相對密度。

鉆進成孔過程中各類地層中的沖程及泥漿比重選用值見下表。

各類地層鉆進中的沖程及泥漿比重選用表

③在通過巖石或漂石，如孔內(nèi)巖層表面不平整或傾斜，先投入粘土、片石，將表面墊平，再進行沖擊鉆進，防止發(fā)生斜孔、卡鉆或掉鉆事故。

④鋼絲繩的長度要均勻地松放，一般在松軟土層每次松繩5cm～8cm，在密實堅硬土層每次松繩3cm～5cm。為正確提升鉆錘的沖程，在鋼絲繩上采用油漆做出長度標志，防止松繩過少，形成“打空錘”；松繩過多，則會減少沖程，降低鉆進速度，嚴重時使鋼絲繩糾纏發(fā)生事故。

⑤采取泵吸正循環(huán)沉淀除渣，通過粘土造漿懸浮巖屑，再將鉆渣循環(huán)至孔口，采用篩網(wǎng)將泥漿中的巖屑除去。

⑥在掏渣后或因其它原因停鉆，再次開鉆時先由低沖程逐漸加大到正常沖程，以免卡鉆。

2.3沖擊成孔注意事項

1）防滲漏技術(shù)措施

若遇巖石破碎，裂隙發(fā)育地層，泥漿滲漏的可能性極大，必須采取預(yù)防措施，防止孔內(nèi)水頭突然下降導(dǎo)致孔口護筒被水壓壓壞或引起局部破碎巖塌孔。始終保持護筒內(nèi)泥漿面高出護筒外水面1.5m以上，一旦發(fā)生滲漏，及時采取增大泥漿比重和粘度、回填粘土等措施進行處理。

2）在鉆進過程中，發(fā)生故障或突然停電，設(shè)法盡快將鉆頭提起，以免埋鉆。

3）在鉆進過程中，定時檢查鉆頭直徑，當沖錘磨損到比原尺寸小2～3cm或刃口磨鈍時，及時補焊。

4）沖擊鉆一般采用正循環(huán)清渣，清孔速度慢，清孔效果差，很難達到柱樁沉渣指標要求，需采用泵吸反循環(huán)清孔工藝，確保清孔質(zhì)量。

5）復(fù)雜巖層地質(zhì)沖擊鉆孔常見事故預(yù)防和處理見下表。

復(fù)雜巖層地質(zhì)沖擊成孔常見問題、原因和處理方法

3、總結(jié)

通過在超厚淤泥層及高強度巖層地質(zhì)沖擊鉆孔施工過程控制，總結(jié)出一些在該類地層沖擊成孔的經(jīng)驗和教訓(xùn)，包括在各種地層鉆進的沖程、進尺、泥漿指標過程控制，以及鉆進中鉆孔傾斜、卡鉆和掉鉆等鉆孔事故預(yù)防和處理方法，給以后類似地層沖擊鉆孔施工提供了經(jīng)驗和參考。