某工程人工挖孔桩的岩层钻取及其质量检测

王菲

(福建省建筑科学研究院有限责任公司，福建省绿色建筑技术重点实验室，福建省建筑工程质量检测中心有限公司，福州 350108)

0 引言

有着悠久历史的桩基础[1]，广泛地被应用于现代建筑工程中。而中风化岩层较浅的桩基础常采用人工挖孔桩[2]。人工挖孔桩的工程质量检测方法[3]包括静载，钻芯法、低应变法等。检测数量应符合规范[4]要求。

1 水磨钻孔机器简介

人工挖孔桩的中风化岩层持力层挖掘已经成为地下工程施工的棘手问题，近年来有些居民区不能使用大型打桩机，也不能爆破作业。人工操作水磨钻孔机随即应运而生，该机器可解决这些难题。该机器的特点是：无噪音、无震动、无粉尘作业、无污染、孔壁光滑、效率高、尺寸精确等特点。可以钻取各种坚硬页岩、花岗石、青砂石、石灰岩、钢筋混凝土、含铁矿石、大理石等中风化弱风化岩层。

2 工程概况

本工程总用地面积5 万多平方米，总建筑面积16 万多平方米，其中地下建筑面积3 万多平方米。根据岩土工程勘察报告,拟建场地土层情况自上而下为：

1.杂填土：灰黄色，稍湿，成份主要为黏性土，厚度0.20～8.10m;

2.素填土：黄色，稍湿，成份主要为黏性土，厚度0.30～4.90m;

3.粉质黏土：黄、灰黄色，可塑状，具中压缩性，无摇震反应，切面稍有光泽，韧性中等，干强度中等。厚度1.20～3.60m：

4.残积砂质黏性土：褐黄色，可塑～硬塑状，具中压缩性，无摇振反应，无光泽反应，韧性中等，干强度中等。厚度1.30～17.50m。

5.全风化花岗岩：灰白色，散体结构，岩芯呈土状，岩体极破碎，岩石为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，厚度1.50～7.60m;

6.砂土状强风化花岗岩：灰白色，散体结构，岩芯呈砂土状，岩体极破碎，为软岩，岩体基本质量等级V 级。厚度0.30～12.40m;

7.碎裂状强风化花岗岩：灰白色，碎裂结构，岩芯呈碎块状，岩体破碎，为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，厚度0.20～11.60m；

8.中风化花岗岩：灰白色，细粒结构，块状构造，岩芯短柱状、长柱状，岩石为较硬岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。厚度1.20～5.90m；

9.微风化花岗岩：灰白色，细粒结构，块状构造，岩芯长柱状，岩石为坚硬岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为II 级。厚度1.90～25.20m。

本文只选取该工程一期工程的3#楼、5#楼作为研究对象。3 号楼人工挖孔桩56 根，人工挖孔墩基础4 根；5 号楼人工挖孔桩24 根，人工挖孔墩基础78 根；3号楼5 号楼设计参数相同，桩身混凝土设计强度等级C30，相关参数如表1。

表1 相关参数

3 人工挖孔桩中风化岩层持力层水磨钻孔

人工挖孔桩中风化岩层持力层，先按照常规人工挖到岩面，再用水磨钻孔沿着孔周斜着钻孔，钻机钻孔直径常有100mm 和125mm，本工程选用125mm 的，每次钻取深度700mm 到800mm。一圈钻取结束，形成圆周状岩层与基岩分离，再用钩机吊着约20 斤重锤子，从孔口高度放开，砸在待取出的岩石上，砸的次数大约100 次，使其底面与基岩分离开，最后用卷扬机和缆绳将岩石平稳吊起来移走。锤子重量不易过重，太重容易破坏持力层完整性，影响桩端承载力发挥。对于扩大头较大，桩端入岩要求较深的，可以分多层，多圈钻孔，分次取出岩石即可。如图1所示为某桩水磨钻孔取出岩石后情景。

图1 某桩水磨钻孔取出岩石后情景（图片来源：作者自摄）

4 该工程桩基检测结果

3#楼静载检测结论：J1-131#、J1-153#、J1-167#的单桩竖向抗压极限承载力均为8800kN，单桩竖向抗压承载力特征值均为4400kN，均满足设计要求。

3#楼钻芯法检测结论：施工编号为J1-123#、J1-125#、J1-132#、J1-137#、J1-141#、J1-145#、J1-151#、J1-155#、J1-157#、J1-165#的10 根试桩，桩身完整性类别均为I 类，桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度、桩端持力层岩土性状均满足设计要求。

3#楼低应变法检测结论：I 类桩：52 根，占93%；Ⅱ类桩：4 根，占7%。

5#楼静载检测结论：J 1-183#、J1-200#的单桩竖向抗压极限承载力均为8800kN，单桩竖向抗压承载力特征值均为4400kN，均满足设计要求。

5#楼钻芯法检测结论：施工编号为J1-185#、J1-186#、J1-190#、J1-192#、J1-194#、J1-195#、J1-197#、J1-199#、J1-203#、J1-206#的10 根试桩，桩身完整性类别均为I 类，桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度、桩端持力层岩土性状均满足设计要求。

5#楼低应变法检测结论：I 类桩：23 根，占96%；Ⅱ类桩：1 根，占4%。

5 结论与推广

5.1 本文中该工程3#楼、5#楼桩基检测结论，说明人工挖孔桩中风化岩层持力层用水磨钻孔的方法，对桩基的质量有积极作用。

5.2 可以在类似工况下推广，如应用于建筑基础工程、高铁桥梁、高速公路路岩安装、桥梁桥墩、房屋基础工程、护坡治理、挡土桩、钢筋混凝土钻孔、铁路隧道施工加固、报废桩钻孔、质检取芯、市政管道非开挖等等建筑的钻孔之用。可以钻取各种坚硬页岩、花岗石、青砂石、石灰岩、钢筋混凝土、含铁矿石、大理石等中风化弱风化岩层。

5.3 墩基础也可以采用同样工艺。锤子重量不易过重，太重容易破坏持力层完整性，影响桩端承载力发挥。对于扩大头较大，桩端入岩要求较深的，可以分多层，多圈钻孔，分次取出岩石即可。