淺折樁基施工中孤石常用處理方法

陳曉雄

1 概述

在樁基施工過程中，常在殘積土及全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層中由于巖石風(fēng)化不均，常常會遇到隨機(jī)分布的孤石，由于孤石其形狀一般呈圓形或橢圓形，大小各異、埋藏深度不同，且孤石發(fā)育情況也隨著地層風(fēng)化程度不同而隨機(jī)分布，主要存在的方式有兩種，一種為單一孤石、另一種呈串珠狀分布，孔內(nèi)狀況較為復(fù)雜，穿透孤石成孔難度較大，在這類地層中施工鉆孔樁鉆進(jìn)效率低，鉆具壽命短，易產(chǎn)生卡鉆、斜孔、掉鉆頭、塌孔等事故，成孔速度也較慢，嚴(yán)重影響施工的正常進(jìn)度，有的甚至因施工無法進(jìn)展而不得不變更設(shè)計，花費成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差；如何處理鉆孔所遇到的孤石，是當(dāng)前樁基施工中一個較大的技術(shù)難題，也是引起樁基工程變更、費用控制和施工爭議等問題的關(guān)鍵所在。

2 孤石處理的主要方法

該類地層常用的施工方法：人工開挖法、沖擊法、爆破法。

3 工程實例

3.1 工程地質(zhì)概況

本工程建筑場地地形地貌屬沖洪積階地，場地北側(cè)屬剝蝕殘丘地貌，項目主要建筑物有：1-1#樓～1-4#樓，其中，1-1#樓為9層住宅樓，1-2#樓～1-4#樓為21層住宅。本工程總用地面積20745.31m（2含城市道路用地面積4431.55m2，實際用地面積16313.76m2，計容建筑面積74579.39m2）。

3.2 工程場地內(nèi)孤石發(fā)育情況及分布規(guī)律

依據(jù)建設(shè)單位提供的勘察報告表明，在鉆探深度不同范圍內(nèi)，在殘積粘性土及各風(fēng)化巖層中揭露大量的球狀風(fēng)化體，風(fēng)化程度屬微風(fēng)化花崗閃長巖孤石。經(jīng)統(tǒng)計，在鉆探深度內(nèi)，在所布置的64個勘探孔中共有48個揭露球狀風(fēng)化體，分布最多的鉆孔是ZK70號鉆孔，共揭露16處孤石，其次是ZK82號鉆孔揭露12處。在ZK70、ZK82號鉆孔處，在殘積粘性土、全風(fēng)化花崗閃長巖、土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖均有球狀風(fēng)化體分布。場地內(nèi)，殘積粘性土層共揭露23處球狀風(fēng)化體，全風(fēng)化花崗閃長巖層共揭露34處球狀風(fēng)化體，土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖層共揭露92處球狀風(fēng)化體，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖層共揭露72處球狀風(fēng)化體。經(jīng)鉆探揭露球狀風(fēng)化體厚度最小0.20m，如ZK43、ZK44、ZK82號鉆孔處，厚度最大達(dá)5.30m，如ZK69號鉆孔處。經(jīng)鉆探揭露球狀風(fēng)化體埋深最淺處為6.30m，如ZK91鉆孔處，位于殘積粘性土層中；埋深最深處為65.00m，如ZK63鉆孔處，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗閃長巖中。

由于場地內(nèi)分布大量球狀風(fēng)化體，其分布的深度和厚度均雜亂無序，且各風(fēng)化巖層層面起伏變化大，因此，樁基施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計樁位布置圖，在樁位處采取超前鉆孔方式重新確定設(shè)計的樁基持力層埋深，以避免樁基持力層誤判，尤其是當(dāng)設(shè)計采用中風(fēng)化花崗閃長巖、微風(fēng)化花崗閃長巖作為樁基時，先進(jìn)行超前鉆孔判別樁端持力層特別重要。

3.3 本工程孤石處理方法

3.3.1 沖擊鉆法

依本工程勘察報告表明，場地內(nèi)不同深度內(nèi)分布大量球狀風(fēng)化體（孤石），回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)樁機(jī)在破碎施工孤石過程中，常采用牙輪鉆頭進(jìn)行施工，但牙輪鉆頭破巖過程中，常因孤石面不平，阻力不同，經(jīng)常出現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，造成牙掌脫落較多，且牙輪鉆頭磨損嚴(yán)重，破碎孤石速度相當(dāng)緩慢，所以一般破碎孤石處理大都不選取回轉(zhuǎn)樁機(jī)，因而本工程樁選用沖擊樁機(jī)進(jìn)行施工，沖進(jìn)中遇孤石粒徑較小或探頭石，若因孤石表面形狀不均勻，通常灌注強(qiáng)度相近的混凝土或采用片石回填，回填高度大于孤石表面上0.50m左右，開始先采用低沖程沖擊，沖程控制在l～2m，通過加快頻率來破壞孤石光滑堅硬的表面，同時使錘頭充分轉(zhuǎn)動避免偏孔。在沖進(jìn)孤石10cm深后改用高沖程沖擊，沖程改為2～3m，同時泥漿濃度控制在1.3左右，防止孔壁失穩(wěn)而產(chǎn)生塌孔，也可采用高低沖程交替沖擊，直至順利穿透孤石，該處理方法效率較高，在本工程遇小型孤石常用的處理方法。但對于大型孤石群或孤石粒徑較大時，采用一般沖擊鉆進(jìn)方法，錘頭損壞嚴(yán)重，效率低，工期長，損耗大，可根據(jù)周邊環(huán)境及地質(zhì)因素采用鉆孔爆破法進(jìn)行孤石爆破處理。

3.3.2 鉆孔爆破法

（1）鉆孔爆破法特點

在沖進(jìn)過程中遇到較大粒徑的孤石時，用小型勘察鉆機(jī)查明孤石的產(chǎn)狀、大小、形狀，并依此來制定爆破孔的數(shù)量、分布和裝藥量，利用小口徑鉆頭在孤石上鉆出爆破眼，然后在小孔內(nèi)安放適量的炸藥對孤石進(jìn)行爆破。清除孔內(nèi)巖塊進(jìn)而達(dá)到鉆孔順利穿過孤石的目的。對于垂直高度特別大的巨石可以進(jìn)行多次爆破直到鉆孔穿過巨石。鉆孔爆破具有如下特點：

①施工周期短，成本低；

②適應(yīng)范圍廣，可適應(yīng)不同埋深的孤石、滾石；

③方便靈活，可根據(jù)孤石的形狀、大小來具體確定爆破孔的孔徑、深度和裝藥量大小，對形狀厚度較大的孤石，可實施分層爆破確保鉆孔質(zhì)量；

（2）鉆爆工藝方法

樁機(jī)回旋鉆鉆進(jìn)遇花崗巖孤石時，通常每小時鉆進(jìn)進(jìn)尺l～3cm。經(jīng)過用小型鉆機(jī)XY-l00抽芯，探查地質(zhì)情況、孤石位置，確定是巨大孤石群或孤石粒徑較大時，采用鉆孔爆破法處理孤石，根據(jù)周圍環(huán)境，為了確保施工安全和施工質(zhì)量，采用鉆孔爆破施工，首先根據(jù)孔徑大小及孤石粒徑大小，在孤石面上一般采取四點定位鉆眼，樁孔中心布置一個鉆眼，另在中心外等腰三角形各頂點各布一個鉆眼，鉆眼孔徑宜為75～90mm，鉆眼深度約在孤石底板以上0.30m外，依孤石大小，計算確定炸藥量，利用鉆桿內(nèi)徑孔將防水炸藥送至鉆眼內(nèi)，需請專職爆破人員安裝完成后進(jìn)行爆破，孤石在爆破作用下，孤石內(nèi)部不同程度受破壞，再用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行破碎，經(jīng)過爆破后其沖擊進(jìn)尺明顯增加，泥漿比重適當(dāng)增大，有利攜帶孔內(nèi)石渣，提高成孔進(jìn)度。這是本工程針對較大粒徑的孤石的主要處理方法，也是行之有效折方法。

4 幾種孤石處理方法的優(yōu)缺點

（1）常規(guī)沖進(jìn)法

優(yōu)點：①方法簡單，便于操作；②處理孤石粒徑較小，硬度不太高的孤石效果顯著，且方便快捷；③所需材料基本為常規(guī)材料，易于采購，處理費用也較低。

缺點：①錘頭損壞過快，錘牙損壞嚴(yán)重，甚至傷及錘腳形成“不倒翁”式圓底錘，甚至將錘耳震斷導(dǎo)致錘頭作廢；②沖孔操作工作量和強(qiáng)度較大，且易形成思想包袱，工作效率低；③處理孤石粒徑較大、硬度較高的孤石效果較差，時間較長；④容易出現(xiàn)卡鉆和縮孔現(xiàn)象。

（2）鉆孔爆破沖進(jìn)法

優(yōu)點：①處理孤石粒徑較大、硬度較高的孤石效果較好，如提前準(zhǔn)備則能極大的提高施工效率；②鉆孔設(shè)備損壞程度較低。

缺點：①施工工序較繁瑣，需合理安排各工序；②需要鉆探和爆破單位配合，往往延誤工期，且處理費用較高；③處理深度加大的孤石，所需材料較多，且鉆孔困難，不易處理；④爆破效果難以控制，藥量過小不能將孤石破壞，過大則易造成擴(kuò)孔，且存在安全隱患。

5 結(jié)束語

綜上所述，樁基施工遇孤石群或較大粒徑孤石時，首先應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，綜合分析孤石的形態(tài)、大小、硬度及施工環(huán)境等多方面因素，結(jié)合各種處理孤石方法及特點，一般采用沖擊樁機(jī)進(jìn)行處理，而遇孤石群或較大粒徑孤石時，如施工環(huán)境及現(xiàn)有的物質(zhì)條件下，靈活地采用沖擊樁機(jī)結(jié)合爆破等綜合性的技術(shù)方法，將幾種技術(shù)方法的長處有機(jī)地組合起來，形成特定的工藝，才能迅速、有效地穿透孤石，確保施工順利進(jìn)行及工期保證，施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求。

[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）[S].

[2]劉殿中.工程爆破實用手冊.北京：冶金工業(yè)出版版社，1999.