濟(jì)南萬達(dá)文化體育旅游城D1、D2地塊樁勘鉆探技術(shù)措施

李先經(jīng)

(青島地質(zhì)工程勘察院，山東青島 266100)

1 工程概況

1.1 工程位置

受濟(jì)南萬達(dá)城建設(shè)有限公司的委托，我單位承擔(dān)了濟(jì)南萬達(dá)文化體育旅游城D1、D2地塊樁基施工勘察工作。擬建場地位于濟(jì)南市歷城區(qū)經(jīng)十路以南、旅游路以北、蓮花山以東、繞城高速以西。

1.2 項(xiàng)目內(nèi)容

擬建D1區(qū)包括34層住宅樓7棟，1層整體地下車庫1個；D2區(qū)包括33層住宅樓3棟，34層住宅樓4棟，1層整體地下車庫1個。

該工程詳勘由山東省城鄉(xiāng)建設(shè)勘察設(shè)計(jì)研究院完成，D1區(qū)設(shè)計(jì)單位為山東同圓集團(tuán)設(shè)計(jì)有限公司，D2區(qū)設(shè)計(jì)單位為青島騰遠(yuǎn)設(shè)計(jì)事務(wù)所有限公司，設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)(嵌巖樁)。D1區(qū)共計(jì)樁數(shù)2120顆，其中商鋪包括242顆，樁徑為600 mm，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值Ra為2200 kN，其余樁徑均為700 mm，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值Ra為4000 kN，設(shè)計(jì)要求樁端入穩(wěn)定中風(fēng)化灰?guī)r不小于1.0 m；D2區(qū)共計(jì)樁數(shù)1792顆，其中商鋪包括72顆，樁徑為600 mm，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值Ra為2200 kN，其余樁徑均為700 mm，設(shè)計(jì)單樁承載力特征值Ra為4000 kN，設(shè)計(jì)要求樁端入穩(wěn)定中風(fēng)化灰?guī)r不小于1.0 m。工期緊，施工任務(wù)重，又是雨季高溫酷暑期間作業(yè)。

1.3 工程勘察

本工程勘察階段為樁基施工勘察，勘察工作的主要任務(wù)和目的是：①進(jìn)一步查明各樁孔位置的巖土層類型、埋藏深度、分布和變化規(guī)律；②根據(jù)詳細(xì)勘察報(bào)告所提供的樁基設(shè)計(jì)、施工所需的巖土參數(shù)值，初步估算單樁承載力，并對樁端標(biāo)高提出建議；③對成樁的可能性、樁基施工對環(huán)境的影響和對策及其他設(shè)計(jì)、施工時應(yīng)注意的事項(xiàng)提出建議。

2 工程地層情況

根據(jù)揭露地層的巖土特征和工程特性，同時結(jié)合詳勘成果資料，自上而下共分為以下11層，根據(jù)其巖土分層及特征分述如下：

① 層：素填土

黃褐色，松散，稍濕，主要成分為黏性土，局部含少量植物根系，本層主要為施工期間場地內(nèi)倒土重新翻填所致。

② 層：雜填土

雜色，稍密，稍濕，主要成分為黏性土，含磚屑、碎石、建筑垃圾等，堆填時間約3～5年。

③ 層：粉質(zhì)黏土

黃褐色、棕黃色，可塑為主，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含鐵錳氧化物，局部含少量碎石。

④ 層：碎石

淺灰色，中密～密實(shí)，母巖為灰?guī)r，呈次棱角狀，一般粒徑10～30 mm，最大粒徑約300 mm，充填約30%的黏性土。

⑤1層：強(qiáng)風(fēng)化閃長巖

灰綠色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分(斜長石、角閃石)大部分已蝕變，鉆探巖心多呈碎塊狀、少量短柱狀。

⑤2層：中風(fēng)化閃長巖

灰綠色，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分斜長石、角閃石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖心呈柱狀、短柱狀，較易擊碎。

⑥1層：強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r

灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖心呈碎塊狀，巖溶發(fā)育，可見小溶孔及豎向裂隙，局部呈蜂窩狀，主要礦物成分以鈣質(zhì)、硅質(zhì)為主，取心率<30%，錘擊易擊碎。

⑥2層：中風(fēng)化石灰?guī)r

青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，巖心較完整，呈短柱狀～長柱狀，主要礦物成份以鈣質(zhì)、硅質(zhì)為主，取心率較高，巖石較硬，錘擊聲脆且不易擊碎。

⑥3層：強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r

灰黃色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖心多呈碎塊狀，局部短柱狀節(jié)理、裂隙發(fā)育，遇水易軟化崩解，無回彈、有凹痕，主要由黏土礦物組成。

⑥4層：中風(fēng)化泥灰?guī)r

灰黃色～灰白色，泥質(zhì)～微晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖心呈柱狀～長柱狀，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖石表面溶蝕、溶溝、溶孔較發(fā)育，局部蜂窩狀。

充填性巖溶，充填物為黏性土，淺棕黃色為主，可塑～硬塑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度、韌性較高，局部含碎石。

3 鉆探技術(shù)措施

3.1 設(shè)計(jì)原則

本次勘察勘探點(diǎn)按擬建物樁位平面圖及甲方要求布置在每支樁的樁中心位置。終孔原則：嵌巖樁施工勘察深度穿過溶洞、斷層破碎帶進(jìn)入穩(wěn)定地層，勘探深度進(jìn)入預(yù)計(jì)樁端平面以下樁徑的3～5倍且不小于5 m，并保證預(yù)計(jì)樁端以下5 m范圍內(nèi)無巖溶、土洞、破碎帶等不良地質(zhì)作用，若不滿足時應(yīng)予穿透不良地質(zhì)作用并進(jìn)入穩(wěn)定巖層不少于5 m。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，單樁豎向承載力特征值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定。根據(jù)本場地地層分布較復(fù)雜特點(diǎn)，在選定檢測樁時建議針對不同巖性特征選取估算值相對較低、地質(zhì)條件相對較差、樁長相對較短的樁位進(jìn)行試樁，并依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-2008估算單樁豎向承載力特征值。

3.2 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)說明

詳勘過程揭示地層的相關(guān)樁基設(shè)計(jì)參數(shù)取值根據(jù)詳勘報(bào)告，詳勘過程未揭示地層的根據(jù)樁勘資料、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ 94-2008和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)等取值。

3.3 鉆探設(shè)備及工藝

采用150型履帶式回轉(zhuǎn)鉆機(jī)52臺，泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，查明擬建場地巖土結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和分布，進(jìn)行取樣及樣品試驗(yàn)，開孔直徑為128 mm，終孔直徑不小于108 mm，采用泥漿護(hù)壁硬質(zhì)合金鉆頭和金剛石鉆頭鉆進(jìn)工藝。共計(jì)完成勘探孔3852個(其中一區(qū)2084個，二區(qū)1768個)，鉆探總進(jìn)尺103 129.4 m。

3.4 護(hù)壁技術(shù)措施

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，對于碎石層厚度大(厚達(dá)10 m)、巖體風(fēng)化程度不均、破碎帶裂隙及巖溶發(fā)育等不良地質(zhì)情況，地層漏失嚴(yán)重，鉆進(jìn)成孔時會遇到各種困難，需采用相應(yīng)的鉆進(jìn)技術(shù)措施；對于碎石層厚度大且易塌孔、中風(fēng)化巖強(qiáng)度較高、破碎帶及巖溶發(fā)育較多的地層特點(diǎn)，因鉆孔過程中泥漿漏失嚴(yán)重，采用回轉(zhuǎn)鉆孔工藝，優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，并在泥漿中添加適量的鋸末，以提高泥漿的護(hù)壁與堵漏、防塌效果。

根據(jù)地層條件，泥漿材料選用山東濰坊產(chǎn)，規(guī)格：325目特級鈉土，加適量的Na2CO3或NaOH制備泥漿。所用泥漿的主要性能指標(biāo)：密度1.2～1.3 g/cm3；濾失量10～15 mL/30 min；黏度26～33 s；觸變性及靜切力5～7 Pa。該泥漿性能穩(wěn)定、懸浮力強(qiáng)，流變性好，在易坍塌、漏漿地層取得了較好的效果。

3.5 跟管鉆進(jìn)

對于碎石土厚，變形坍塌掉塊特別嚴(yán)重地層采取跟管鉆進(jìn)工藝，效果較好。采取該方法時因受孔徑級配影響，應(yīng)對下入技術(shù)套管位置、套管直徑、鉆孔直徑進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。

3.6 施工建議

因該地層碎石層厚度較大、巖體破碎帶裂隙及巖溶發(fā)育較多等地質(zhì)情況，需防止漏漿、坍孔、埋鉆、卡鉆等孔內(nèi)事故。樁基施工由于采用沖擊成孔法或旋挖成孔工藝，因振動力較大且本工程樁間距較密，故樁基施工過程應(yīng)控制好施工進(jìn)度，對樁間距較密的孔需間隔施工。在成孔過程中要及時撈取巖樣(圖1)，特別是在進(jìn)入持力層后撈取巖樣進(jìn)行鑒別，確認(rèn)達(dá)到中風(fēng)化巖且保證入巖深度后才能終孔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時要及時通知我方及設(shè)計(jì)單位。在施工過程中建議充分了解相鄰建筑物的基礎(chǔ)特點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)測工作，并提前制定相應(yīng)對策，防止影響其安全穩(wěn)定。

圖1 鉆探現(xiàn)場巖心

4 結(jié)語

本文通過在碎石地層及石灰?guī)r地層，巖溶發(fā)育，樁基施工勘察中遇到的漏漿、孔壁坍塌等問題，采取了相應(yīng)的處理措施，提高了鉆探效率，減少了孔內(nèi)事故發(fā)生，保證了工期，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，為在復(fù)雜地層勘探積累了經(jīng)驗(yàn)。

樁基工程屬于隱蔽工程，工程樁樁徑為700 mm和600 mm，而樁勘施工鉆孔孔徑僅100 mm左右，由于地質(zhì)條件的不確定性，樁勘資料揭示的鉆孔資料未必能完全、準(zhǔn)確地反應(yīng)樁孔范圍地質(zhì)條件的變化，尤其是在巖溶發(fā)育地區(qū)及基巖風(fēng)化帶發(fā)育不均地區(qū)。故樁基施工過程中應(yīng)對照樁勘資料，做好成孔記錄，注意地層變化，若發(fā)現(xiàn)有異常情況應(yīng)及時通知勘察、設(shè)計(jì)及有關(guān)單位，共同研究妥善處理有關(guān)問題，確保樁基工程質(zhì)量。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求和樁勘資料，依據(jù)相關(guān)規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出來的單樁承載力偏高，建議設(shè)計(jì)適當(dāng)考慮，通過單樁靜載荷試驗(yàn)等更為準(zhǔn)確的方法確定單樁承載力，以優(yōu)化設(shè)計(jì)。在樁基成孔過程中，應(yīng)隨時做好地質(zhì)驗(yàn)槽工作，樁孔入巖和終孔時應(yīng)留樣鑒定備查。在樁基施工過程中，若遇其他巖土工程問題，應(yīng)及時通知勘察及設(shè)計(jì)部門共同協(xié)商解決。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜金云. 泥晶灰?guī)r地層孔壁坍塌掉塊現(xiàn)象及處理[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程), 2006, 33(8):51-52.

[2] 王信山. 濟(jì)南萬達(dá)文化體育旅游城D1、D2地塊樁基施工勘察報(bào)告[R]. 2017.