超前钻在岩溶场地桩基工程中的应用实践

超前钻在岩溶场地桩基工程中的应用实践

刘双喜周志刚

佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司广东佛山528000

摘要：工程桩被广泛应用于高层及超高层的建工项目当中。场地工程的地质状况，属于选择桩型于设计桩重要的参考。超前钻，可对勘察数据做更为细致地补充，作为施工勘察操作重要组成部分，应用于岩溶场地桩基工程项目当中的指导意义较为突出。

关键词：超前钻；岩溶场地；桩基工程；应用实践；

前言：

高层及超高层的建工项目当中，多用钻孔式灌注桩作为桩基础，桩端的持力层一般为中微风化的岩石。桩基施工操作期间，经常会遇到软硬互层、孤石、破碎带、溶洞等这些不良的地基状况。岩溶，主要指可溶性的岩石受水溶蚀作用所影像学，生成不同地址作用、现象及形态的统称。可溶性的岩石主要包含着卤素类的岩石、硫酸盐类的岩石、碳酸盐类的岩石等。岩溶发育基础条件即为：有着可溶向岩层，可溶解力较强，流量水充足，地表水有下渗现象等。因国内岩溶分布极为广泛，岩层面的起伏相对较大，且工程地质环境复杂性较为突出。借助超前钻，能够更为全面且细致地掌握桩基实际地质状况，将桩底标高确定好，对于桩基整体施工质量可起到保障作用。

1、工况

1.1基本状况

拟建的场地主要位于佛山市的高明区西江水道的右岸，拟建的构筑物，属于一座油品码头（3000DWT油品的泊位3个，结构实际预留5000DWT）；码头全长约为391m，实际宽度约为16m；2座引桥与西江大堤连接，1#引桥全长约为40.7m，2#引桥全长约为44.9m，实际宽度均约为12m。总面积约为7300㎡；荷载设计标准：引桥面、码头面均载约15kPa左右；拟设计用冲孔式灌注桩基础。

拟建油品码头之前，已做好工程地质的初步设计勘察。受建设单位委托，开展此项目桩基的超前钻探工程项目施工。

1.2水文及地质状况

地表水状况：场地处西江区域，水量较为充沛，且流量相对较大；依据马口的水文站相关调查资料显示，最高的洪水位约为10.06m（珠基）左右，最大的流量即为53200m3/秒左右，河床总体形态呈U形；地下水状况：该场地所处地下水的基本类型即为岩溶裂隙水、基岩裂隙水、表层潜水。表层潜水，赋存着粉细砂等圆砾层、砂层；基岩裂隙水，沿风化裂隙相应发育带呈分布状态，为洪水期河水及地表水补给；岩溶裂隙水，其主要位于岩溶的发育带；地质状况：依据钻探揭露，该场区内上覆土层属于全新第四系统近期预人工填土、全新第四系统河流所处相冲积层，包括粘性土、碎石土、砂类土、淤泥类土。下伏，则为已更新第四系统残坡相应积粉质的粘土及石炭系的石灰岩。

2、超前钻主要目的及其要求

2.1超前钻的主要目的

以原有初步设计勘察为基础，查明所有桩基础所在桩端的持力层实际范围内，其岩土层物理力学基本性质、石灰岩的岩溶溶洞相关不良的地质状况发育、基岩面实际埋深等，为桩基具体施工提供着桩端的持力层相关地质环境参考。

2.2确定终孔深度

根据港口水工建筑岩土项目工程勘察章程，要求端承桩勘探孔深度应与下列标准相符合，即为断层与岩溶破碎区域，勘探孔需穿过断层破碎、溶洞，进稳定的地层，实际深度需在3d以内，且超过5m范围；依据岩土项目工程勘察标准，嵌岩桩需钻至嵌岩面以下3-5d，穿过破碎带、溶洞，且需到达稳定的地层。该地块工程项目灌注桩端的持力层为中风化的灰岩及泥灰岩，经过各方共同的技术论证，设计终孔的标准为：钻孔进至桩端下面完整的岩石深度需在5m范围，满足于桩基础施工图纸总体设计标准。

2.3技术标准

①确定钻孔孔径

开孔径约为110mm左右，终孔径则需超过75mm以上范围。

②孔斜、孔深偏差与分层精度标准

校正孔深状况：地层界限、涌水位置、软弱夹层、变径位置、漏浆位置，在下管之前及终孔之时，孔深偏差均需控制在1%e范围，若超出这一偏差范围，便需对孔深进行重新丈量与报表修整；孔斜偏差标准：顶角实际弯曲度需控制在2°/100m范围内；钻进深度的量测精度需超过±5cm范围。

③取心标准

防止出现超管钻进情况，注重取心操作，如软弱夹层、破碎带、溶洞等，需对回次进尺予以有效限制，不可超出0.5m范围，尽量选用可促使岩心实际采取率提升的钻进、取样处理工艺。

3、超前钻具体施工操作

3.1施工工艺流程

①钻孔定位测量

岩溶场区内水管勘察需严格按照岩溶地基总体设计标准布置好。针对较大直径的嵌岩桩，在勘探点需逐桩开展布置工作。按照设计院所提供桩位中心Y、X坐标开展实地的放孔测量操作，测量其原始孔口的实际标高，将孔位标识与各项防护工作做好。

②钻机就位

该场区内超前钻具体施工操作期间，钻机主要型号即为XY-100履带式、三角塔式及轮式。本项目大部分在西江水面上作业，需要在水面搭设钢制平台，根据施工期间西江水位及潮差变化情况，施工作业面钢制平台标高为+4.0m；局部低洼场地、起伏地形场地，需按照施工操作性及安全性予以平整处理，方便后期钻进施工操作。各个型号钻机均需安装组织安排与机械化工作特征，按时到达指定的控制准备开展施工操作。

③钻进处理

依据钻进各项施工操作标准实施开孔处理，有效控制回次的进尺钻进，对于溶洞区域内，应卡准溶洞的底板深度与顶板，确保能够达到终孔标准下基岩的深度。

④检验及终孔处理

钻到持力层以下完整性中风化的基岩5m处，便可告知监理方检验该终孔。

⑤移动至下孔

依据提防封孔各项标准，钻孔封堵施工操作完毕后，需及时清理好场地，把钻机移动到下一个孔位继续开展施工操作。

3.2施工情况及工作量

接到任务之后，组织XY-1型6台工程钻机，钻孔依据委托方所提供0701桩点、02-1点等作为坐标的原点，技术员用全站仪实施测放；钻机在对准已经过测定之后的孔位开展施工操作，各钻孔钻到中风化的灰岩面、终孔时，测量钻孔实际深度。施工共完成269个钻孔，总进尺约为11834.11m左右。

3.3钻孔质控

①制备泥浆需选用高塑性的膨润土及高速性的粘土，泥浆有着冷却、护壁等各种作用、岩溶、砂层中实现钻进期间，与泥浆比重等同均处于1.5以下范围，强化孔壁支护的效果，确保漏浆得以降低或者消除；②终孔验收之后，需围绕着溶洞孔开展下导管的注浆施工操作，依据压浆各项技术标准，有效把控注浆量与压力，封堵好洞隙，为后续桩基施工提供便利条件；③西江大堤属于重要干堤，应做好工程安全防护，工程留用区域内距离堤内的平台脚约为500m。该项目超前钻具体施工操作区域，应当依旧相关标准好封孔处理好，以能够将防洪工作做好，切勿埋下安全隐患。依据砂还砂及土还土该项基本原则，砂层孔段需用粗砂做封孔处理，土层孔段则用风干粘土的泥球完成封孔处理。若土层中存在夹砂层，则该夹砂层需用回填风干的粘土泥球完成封孔处理操作。

通过超前钻勘察，本项目场地第四系覆盖土层较厚（厚度在13.80～44.72m之间，平均为23.94m），且其分布的规律性较强，16个钻孔见土洞发育；基岩埋藏普遍较深（在13.80～44.72m之间），岩面局部起伏较大，部分桩孔揭露基岩面为一斜面或陡立面，基岩面凹凸不平，形态较为复杂，岩层顶部（约0.20~1.00m厚度范围）溶蚀裂隙相对较为发育，岩芯较破碎；岩溶溶洞、溶蚀凹（沟）槽及溶蚀裂隙较为发育，在场地范围岩溶溶洞、溶蚀凹（沟）槽及溶蚀裂隙普遍发育；钻孔见洞率48.5%。

4、结语

综上所述，桩基施工操作期间，超前钻属于重要的一种勘探方式或者手段。针对于确定桩型及桩端的持力层具体位置、成孔施工操作工艺、工程项目地质状况、工程施工建设质量等各个方面，均有着至关重要的指导性意义及作用，值得在工程实践中广泛推广及运用。

参考文献：

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