浅析嵌岩灌注桩施工质量的控制

摘要：根据具体工程实际施工情况，简要介绍嵌岩灌注桩在冲孔施工时如何判别已经达到设计要求的入岩深度，及桩底沉渣厚度是否达到规范要求。

关键词：嵌岩灌注桩；冲孔；入岩深度；沉渣厚度

灌注桩作为桩基中的一种基本形式，在建筑、水运、水利、市政等各类基础设施建设工程中广泛应用。根据工程所在地区的不同、上部结构受力条件的不同，有些桩基需要达到一定的入土深度，甚至达到一定的入岩深度，而有些则不需要入岩，只需满足一定的入土深度，到达设计要求的持力层深度即可。达到入岩的灌注桩，称为嵌岩灌注桩。嵌岩灌注桩以岩石作为持力层，有中风化作为持力层的，也有微风化作为持力层的，具体根据受力情况而定。岩层不是一个均质体，强风化、中风化、微风化之间的界面也不是完全界线分明的，所提供的地质勘探报告也非一桩一孔，因此，在岩层起伏不定的情况下，成孔时怎么判定达到的设计要求岩层的入岩深度至关重要，而且，即使入岩深度符合要求，若清孔时孔底沉渣厚度大于规范要求，对灌注桩成桩后的承载力也会产生重要的影响，所以，沉渣厚度也是灌注桩质量控制的一个重要指标。

一、工程概况

衢山镇万南村万北村凉亭基岗建筑用 5000 吨级矿石料出运码头一期工程，由 1 座码头平台，2座栈桥组成。码头平台采用高桩梁板式结构，总长429m，φ800mmPHC 桩。栈桥采用高桩梁板式结构，桩基采用φ800mm 嵌岩灌注桩（部分φ800mmPHC）。

二、地质情况

场地地基土划分为 7 个工程地质层：

第（1）层：淤泥质粉质粘土；第（2）层：中粗砂；第（3）层：粉质粘土；第（4）层：含粉质粘土碎石、砾砂；第（5）层：粉质粘土；第（6）层：碎石混砾砂；第（7-1）层：强风化凝灰岩，层厚 0.50～1.70 米；第（7-2）层：中风化凝灰岩，层厚 2.30～5.50 米。

第（ 7-1）层～（7-2）层：强～中风化凝灰岩，该 2 层物理力学性质优良，是拟建建筑物理想的持力层。

三、设计要求

四、施工设备选型

钻机选用配有5t双筒卷扬机的冲击钻（建议冲孔过程中选择半自动化，即由机械自动牵拉冲锤，既可减少劳动强度，也可减少人为的影响，尽量保证冲孔过程记录数据的正确），钻头为4.5t冲击锤，泥浆采用正循环排渣。

五、入中风化层及深度的判定

要确定入中风化层的深度，首先需确定中风化层的顶标高，也即界面。从强风化层到中风化层，并非直接进入，而是之间有一个过渡段，这个过渡段正是各方争议的重点。纯粹的强风化岩样或者中风化岩样，可以将岩样实物放到现场，将返样的新鲜岩样与之对比，很容易判断是中风化还是强风化，可中间这个过渡段（返样混合物）如何判别？

若以返样新鲜岩样所占强风化岩样的比例为准，如40%、60%、80%等。首先各方要有一个共识，以哪个比例为判定标准，第二，这个比例是如何正确得到的，如果依靠肉眼判断每根桩及每次返样岩样，也会产生争议，有可能继续冲孔20cm取得的岩样比例仍不会有大的变化，而实际岩层已经发生变化，但对于施工方，冲孔20cm也许会持续3～4个小时，甚至时间更长，并且该方法需要经常将锤头拉起、测孔深、取岩样，影响施工效率，实际施工时作为冲孔的工人也是不愿这样频繁操作的，因此，不建议单纯的采用该方法，可作为参考。

若以桩底设计标高为准，难免出现岩层变动，与地质勘探报告不符的情况，也许很容易冲孔到该层但却不是要求的持力层，也许冲孔过程中很困难到达该层，而持力层早已符合设计要求。但总体来讲，地质勘探报告与现场实际的岩层分布不会出现特别大的差异，因此，以桩底设计标高作为现场判断标准，不失为一种简单可操作的方法（工人减少了劳动量，管理人员减少的监控的时间）（特殊情况在下文补充）。但该方法的前提是验证地质勘探报告、桩底设计标高设计（入岩深度）、现场实际岩层三者的统一性，即试成孔。

1、编制试成孔方案。在施工之前首先要认真阅读和理解地质勘察报告，分析研究地质勘探报告中各土层的结构、走向、是否有突变的情况及重点对强风化岩层、中风化岩层的描述等。深入研究设计图纸，确定嵌岩灌注桩的桩位、桩底设计标高，和地质勘探报告相对比，该桩位所在位置各岩层的厚度，各岩层上下面的标高。在此基础上，编制试成孔方案，明确施工要求、流程及所要取得的成果，并报监理、建设单位、勘察、设计审查。

2、确定试成孔桩位及数量。施工单位和建设、勘察、设计、监理等单位共同确定试成孔的桩位和数量，为了使试成孔取得指导施工的成效，建议将试成孔选在勘探孔上，最好两者重合，如果在设计桩位内没有与勘探孔重合的桩，则建议在设计桩位内平均分布（暂时不考虑岩层发生突变的特殊位置），成桩完成后在该桩位旁边1m范围内用小钻机对岩层进行取芯，取芯的岩层底标高与勘探报告上推断此处的中风化岩层的底标高相同，如果该中风化层厚度太大，则各方共同商议确定从桩底标高向下钻进的深度。

3、详细记录试成孔冲孔过程及岩样的取样。冲孔过程中记录的数据主要有冲孔时间、泥浆比重、孔深（反算标高、计算冲孔时效或称进尺），同时对岩样进行取样。在冲孔至强风化岩的顶标高时，暂停冲孔，测量孔深，反算此处的标高，与地质勘探报告相对比，记录高差。继续冲孔，从强风化岩开始加大取样的频率，按照每隔10cm或20cm取一次样，同时记录孔深，直至设计桩底标高最后取样一次。每次取得的岩样按照先后顺序进行编号，注明桩号、孔深和时间，便于直观、准确辨别各风化层岩面。试成孔及以后所有的嵌岩灌注桩所有岩样留置在监理办公室。整个试成孔期间，管理人员全程跟踪并记录数据，并严格要求工人按照方案流程施工，以确保第一手资料的准确性。

4、汇总统计数据资料，各方共同确定中风化层。根据以上冲孔过程中得到的数据资料及取得的岩样，由建设、勘察、设计、监理、施工等单位共同商议确定中风化层的顶标高，然后和地质勘探报告相对比，找出差异。如果共同认为基本吻合，无明显差异，则可认为地质勘探报告符合现场岩层情况，设计持力层无误，可按照设计图纸的桩底标高进行控制冲孔。如果普遍认为有明显差异，则根据确定的中风化层的顶标高，由设计核算入中风化层的深度，并调整桩基底标高，以后的施工中，按照调整后的桩基底标高成桩。同时，建议补勘。以桩底标高作为停止冲孔的依据，是在一定的前提条件下判断得来的，即：沖孔时效和岩样都满足一定的条件时（在中风化岩范围内时效和岩样均基本稳定），可以停止冲孔。因此，冲孔的依据可确定为：以标高为主，冲孔时效和岩样作为校核。即施工单位首先冲孔至设计桩底标高，然后将冲孔记录和最后在监理监控下取得的岩样与之前试成孔的冲孔时效和岩样进行比对，由施工单位与监理共同判定是否基本一致，可否终孔。

5、桩基承载力检验。在嵌岩灌注桩成桩完成并满足条件后即进行高应变检测，是否满足设计要求的承载力，设计也可根据检测报告再次调整桩底标高。

6、特殊情况的处理。一，当冲孔达到设计底标高，而冲孔时效或岩样达不到试成孔的时效或岩样；二，冲孔时效和岩样均满足要求，而桩底标高达不到设计桩底标高。遇到该类无法判断的情况时，及时将现场情况向监理、建设单位反映，由建设单位联系勘察、设计单位联合判定，确定处理意见。

通过实际工程案例根据以上步骤的实施，结果满足设计嵌岩深度及承载力的要求，保证嵌岩灌注桩的质量，同时省时省力，提高效率。

六、二清沉渣厚度的控制

孔底沉渣厚度的大小关系到灌注桩的承载能力。根据实测试验，灌注桩的承载能力随着沉渣厚度而改变，当沉渣厚度超过一定数值时，桩端极限阻力则由沉渣性质来决定，而与桩端持力层无关。因此，现行施工验收规范对灌注桩孔底沉渣厚度规定为：端承桩≦50mm，摩擦桩≦150mm。

嵌岩灌注桩冲击成孔时，如果直接量取钢丝绳测孔深会误差偏大，可同时用测针和测饼测量。测针是测量沉渣的底部（孔底），测饼是测量沉渣的顶部，且测针与测饼重量接近，所以测绳延伸也大致相同，这样沉渣厚度就等于测针的测绳长度减去测饼的测绳长度。

嵌岩灌注桩沉渣的清除，两次清空都必须重视。当冲孔至设计桩底标高时，孔内含有大量的岩石颗粒，如果桩径大、成孔深或者泥浆上返流速较慢，则难以将粒径较大的岩石颗粒带出。因此，第一次清孔时，继续锤击，但减小落距，放慢频率，以此来细化大颗粒并扰动孔底沉渣，也可以采用捞渣筒对大颗粒岩石捞取，直至泥浆中无粒径2到3mm的大颗粒，并且含砂率符合要求，第一次清孔完成。二次清孔时，一是采用导管大泵量冲泥浆方式，将导管管底提至距离孔底3m左右，边冲泥浆边将导管上下缓慢移动；二是加大沉淀池容量，延长沉淀时间，并在泥浆排出口增加过滤装置及时捞取杂质，减少循环泥浆中岩石颗粒含量。

在二次清孔验收合格后，可立即进行水下混凝土的灌注，两者之间的时间间隔尽量缩短，最好在15分钟内完成。

七、结束语

工程质量至关重要，工程人员要根据不同工程实际情况具体分析，寻求解决问题的途径。文中所述的问题处理方法及流程，是在特定条件下根据具体的项目特征总结经验而来，此文仅就自己总结的一些施工经验加以探讨。

参考文献：

[1]宋功业，邵界立编.混凝土工程施工技术与质量控制[M].中国建材工业出版社，2003，1.

[2]劉慧明.嵌岩桩在岩溶地区的工程应用[J].山西建筑，2010，36（21）：83-84.

[3]王继学，姜沈阳，张美颖.浅谈嵌岩桩的冲击成孔施工工艺[J].中国水运（下半月），2008，8（1）：100-101.

[4]交通部第一公路工程总公司主编.公路施工手册·桥涵（上册）[M].人民交通出版社，2000，1，28.

[5]程俊.浅谈大孔径嵌岩桩的施工[J].科技创新导报，2008（5）：59-59.

（作者身份证号：袁兆权320322197907052230

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