济南万达文化体育旅游城D1、D2地块桩勘钻探技术措施

李先经

(青岛地质工程勘察院，山东青岛 266100)

1 工程概况

1.1 工程位置

受济南万达城建设有限公司的委托，我单位承担了济南万达文化体育旅游城D1、D2地块桩基施工勘察工作。拟建场地位于济南市历城区经十路以南、旅游路以北、莲花山以东、绕城高速以西。

1.2 项目内容

拟建D1区包括34层住宅楼7栋，1层整体地下车库1个；D2区包括33层住宅楼3栋，34层住宅楼4栋，1层整体地下车库1个。

该工程详勘由山东省城乡建设勘察设计研究院完成，D1区设计单位为山东同圆集团设计有限公司，D2区设计单位为青岛腾远设计事务所有限公司，设计采用钻孔灌注桩基础(嵌岩桩)。D1区共计桩数2120颗，其中商铺包括242颗，桩径为600 mm，设计单桩承载力特征值Ra为2200 kN，其余桩径均为700 mm，设计单桩承载力特征值Ra为4000 kN，设计要求桩端入稳定中风化灰岩不小于1.0 m；D2区共计桩数1792颗，其中商铺包括72颗，桩径为600 mm，设计单桩承载力特征值Ra为2200 kN，其余桩径均为700 mm，设计单桩承载力特征值Ra为4000 kN，设计要求桩端入稳定中风化灰岩不小于1.0 m。工期紧，施工任务重，又是雨季高温酷暑期间作业。

1.3 工程勘察

本工程勘察阶段为桩基施工勘察，勘察工作的主要任务和目的是：①进一步查明各桩孔位置的岩土层类型、埋藏深度、分布和变化规律；②根据详细勘察报告所提供的桩基设计、施工所需的岩土参数值，初步估算单桩承载力，并对桩端标高提出建议；③对成桩的可能性、桩基施工对环境的影响和对策及其他设计、施工时应注意的事项提出建议。

2 工程地层情况

根据揭露地层的岩土特征和工程特性，同时结合详勘成果资料，自上而下共分为以下11层，根据其岩土分层及特征分述如下：

① 层：素填土

黄褐色，松散，稍湿，主要成分为黏性土，局部含少量植物根系，本层主要为施工期间场地内倒土重新翻填所致。

② 层：杂填土

杂色，稍密，稍湿，主要成分为黏性土，含砖屑、碎石、建筑垃圾等，堆填时间约3～5年。

③ 层：粉质黏土

黄褐色、棕黄色，可塑为主，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度中等，韧性中等，含铁锰氧化物，局部含少量碎石。

④ 层：碎石

浅灰色，中密～密实，母岩为灰岩，呈次棱角状，一般粒径10～30 mm，最大粒径约300 mm，充填约30%的黏性土。

⑤1层：强风化闪长岩

灰绿色，粒状结构，块状构造，主要矿物成分(斜长石、角闪石)大部分已蚀变，钻探岩心多呈碎块状、少量短柱状。

⑤2层：中风化闪长岩

灰绿色，粒状结构，块状构造，主要成分斜长石、角闪石，节理裂隙较发育，岩心呈柱状、短柱状，较易击碎。

⑥1层：强风化石灰岩

灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，岩心呈碎块状，岩溶发育，可见小溶孔及竖向裂隙，局部呈蜂窝状，主要矿物成分以钙质、硅质为主，取心率<30%，锤击易击碎。

⑥2层：中风化石灰岩

青灰色，隐晶质结构，中厚层构造，岩心较完整，呈短柱状～长柱状，主要矿物成份以钙质、硅质为主，取心率较高，岩石较硬，锤击声脆且不易击碎。

⑥3层：强风化泥灰岩

灰黄色，泥质结构，层状构造，岩心多呈碎块状，局部短柱状节理、裂隙发育，遇水易软化崩解，无回弹、有凹痕，主要由黏土矿物组成。

⑥4层：中风化泥灰岩

灰黄色～灰白色，泥质～微晶结构，层状构造，岩心呈柱状～长柱状，节理、裂隙较发育，岩石表面溶蚀、溶沟、溶孔较发育，局部蜂窝状。

充填性岩溶，充填物为黏性土，浅棕黄色为主，可塑～硬塑，无摇振反应，干强度、韧性较高，局部含碎石。

3 钻探技术措施

3.1 设计原则

本次勘察勘探点按拟建物桩位平面图及甲方要求布置在每支桩的桩中心位置。终孔原则：嵌岩桩施工勘察深度穿过溶洞、断层破碎带进入稳定地层，勘探深度进入预计桩端平面以下桩径的3～5倍且不小于5 m，并保证预计桩端以下5 m范围内无岩溶、土洞、破碎带等不良地质作用，若不满足时应予穿透不良地质作用并进入稳定岩层不少于5 m。根据相关规范规定，单桩竖向承载力特征值应根据现场载荷试验确定。根据本场地地层分布较复杂特点，在选定检测桩时建议针对不同岩性特征选取估算值相对较低、地质条件相对较差、桩长相对较短的桩位进行试桩，并依据《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008估算单桩竖向承载力特征值。

3.2 桩基设计参数说明

详勘过程揭示地层的相关桩基设计参数取值根据详勘报告，详勘过程未揭示地层的根据桩勘资料、《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008和地区经验等取值。

3.3 钻探设备及工艺

采用150型履带式回转钻机52台，泥浆护壁钻进工艺，查明拟建场地岩土结构、性质和分布，进行取样及样品试验，开孔直径为128 mm，终孔直径不小于108 mm，采用泥浆护壁硬质合金钻头和金刚石钻头钻进工艺。共计完成勘探孔3852个(其中一区2084个，二区1768个)，钻探总进尺103 129.4 m。

3.4 护壁技术措施

根据场地工程地质条件，对于碎石层厚度大(厚达10 m)、岩体风化程度不均、破碎带裂隙及岩溶发育等不良地质情况，地层漏失严重，钻进成孔时会遇到各种困难，需采用相应的钻进技术措施；对于碎石层厚度大且易塌孔、中风化岩强度较高、破碎带及岩溶发育较多的地层特点，因钻孔过程中泥浆漏失严重，采用回转钻孔工艺，优质泥浆护壁，并在泥浆中添加适量的锯末，以提高泥浆的护壁与堵漏、防塌效果。

根据地层条件，泥浆材料选用山东潍坊产，规格：325目特级钠土，加适量的Na2CO3或NaOH制备泥浆。所用泥浆的主要性能指标：密度1.2～1.3 g/cm3；滤失量10～15 mL/30 min；黏度26～33 s；触变性及静切力5～7 Pa。该泥浆性能稳定、悬浮力强，流变性好，在易坍塌、漏浆地层取得了较好的效果。

3.5 跟管钻进

对于碎石土厚，变形坍塌掉块特别严重地层采取跟管钻进工艺，效果较好。采取该方法时因受孔径级配影响，应对下入技术套管位置、套管直径、钻孔直径进行初步设计。

3.6 施工建议

因该地层碎石层厚度较大、岩体破碎带裂隙及岩溶发育较多等地质情况，需防止漏浆、坍孔、埋钻、卡钻等孔内事故。桩基施工由于采用冲击成孔法或旋挖成孔工艺，因振动力较大且本工程桩间距较密，故桩基施工过程应控制好施工进度，对桩间距较密的孔需间隔施工。在成孔过程中要及时捞取岩样(图1)，特别是在进入持力层后捞取岩样进行鉴别，确认达到中风化岩且保证入岩深度后才能终孔，当发现异常时要及时通知我方及设计单位。在施工过程中建议充分了解相邻建筑物的基础特点，加强监测工作，并提前制定相应对策，防止影响其安全稳定。

图1 钻探现场岩心

4 结语

本文通过在碎石地层及石灰岩地层，岩溶发育，桩基施工勘察中遇到的漏浆、孔壁坍塌等问题，采取了相应的处理措施，提高了钻探效率，减少了孔内事故发生，保证了工期，取得了较好的经济和社会效益，为在复杂地层勘探积累了经验。

桩基工程属于隐蔽工程，工程桩桩径为700 mm和600 mm，而桩勘施工钻孔孔径仅100 mm左右，由于地质条件的不确定性，桩勘资料揭示的钻孔资料未必能完全、准确地反应桩孔范围地质条件的变化，尤其是在岩溶发育地区及基岩风化带发育不均地区。故桩基施工过程中应对照桩勘资料，做好成孔记录，注意地层变化，若发现有异常情况应及时通知勘察、设计及有关单位，共同研究妥善处理有关问题，确保桩基工程质量。

根据设计要求和桩勘资料，依据相关规范经验公式计算出来的单桩承载力偏高，建议设计适当考虑，通过单桩静载荷试验等更为准确的方法确定单桩承载力，以优化设计。在桩基成孔过程中，应随时做好地质验槽工作，桩孔入岩和终孔时应留样鉴定备查。在桩基施工过程中，若遇其他岩土工程问题，应及时通知勘察及设计部门共同协商解决。

参考文献：

[1] 杜金云. 泥晶灰岩地层孔壁坍塌掉块现象及处理[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程), 2006, 33(8):51-52.

[2] 王信山. 济南万达文化体育旅游城D1、D2地块桩基施工勘察报告[R]. 2017.