超前钻在滨海地区复杂岩面条件下的必要性

李聪聪，唐明成，汤亮，袁龙彬，杨高勇

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 珠海 519000）

1 工程案例

1.1 工程概况

珠海机场综合交通枢纽项目一期工程位于珠海市金湾区珠海航空产业基地，处于珠海机场T1、T2航站楼与城际铁路之间。项目主要建设内容为：航站楼前交通枢纽、配套商业服务中心及相关业务用房、地铁预留、轨道及轨道交通旅客行李通道（土建）等。

项目用地面积约112 800 m2，总建筑面积161800 m2，建筑最高点高度为27.38 m。地上2层，地下2层，局部地下3层，结构为框架结构体系，本项目临近地铁区域采用缓黏结预应力灌注桩，桩径为1.1～1.6 m，桩身混凝土强度等级为C40，当桩端持力层为中风化花岗岩（④-3）时进入中风化长度为2.5～3 m，当桩端持力层为破碎中风化花岗岩（④-3-1）时进入破碎中风化岩18～22 m。

1.2 地质情况

依据本工程岩土工程详细勘察报告所述，本项目缓黏结预应力灌注桩区域共66个钻孔孔距20～30 m，根据钻探揭露，勘察场地内在钻孔ZK84、ZK102号内揭露有花岗岩球状风化体（俗称“孤石”），如表1所示。

表1 场地内花岗岩球状风化体（孤石）埋藏情况一览表

场地内在ZK71、YBK-38、ZK101、ZK108、ZK115、ZK20、ZK15号等揭露基岩（中风化花岗岩）起伏较大（最大起伏率为161%），其剖面图如图1～图3所示。

图1 ZK71、YBK-38剖面图

图3 ZK20、ZK15剖面图

场地内在ZK59、ZK64、ZK95号揭露有破碎中风化花岗岩，裂隙极其发育，碎裂岩化严重，绿泥石发育。

故本项目基岩（中风化花岗岩）起伏较大、存在破碎中风化花岗岩、孤石较发育，地质条件中等复杂，总体属于不均匀性地基土。采用钻（冲）孔灌注桩时，桩基础宜以中风化花岗岩④-3为桩端持力层，桩端应进入设计采用持力层中一定深度，孔底沉渣厚度应满足有关规范要求。根据场区勘察结果，场地内基岩面局部起伏较大，且场地内局部地段孤石较发育，因此，采用冲（钻）孔灌注桩前，建议进行超前钻探工作，对设计及现场施工进行指导[1，2]。

图2 ZK101、ZK108、ZK115剖面图

2 规范要求

1）GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》第3.0.4条第3项规定，当地基条件与原勘察报告不符时，应进行施工勘察。本工程场地内孤石较发育、基岩起伏较大、存在破碎中风化花岗岩。该规范第8.5.6条第6项规定，嵌岩灌注桩桩端以下3倍桩径且不小于5 m范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，且在桩底应力扩散范围内应无岩体临空面。本工程为嵌岩灌注桩。

2）JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》[3]第3.2.2条第1项规定，对于端承型桩（含嵌岩桩）：主要根据桩端持力层顶面坡度决定，宜为12～24 m。当相邻两个勘察点揭露出的桩端持力层层面坡度大于10%或持力层起伏较大、地层分布复杂时，应根据具体工程条件适当加密勘探点。复杂地质条件下的柱下单桩基础应按柱列线布置勘探点，并宜每桩设一勘探点。本工程地质条件为中等复杂。

3）GB 55003—2021《建筑与市政地基基础通用规范》第3.2.1条规定，当场地与地基存在特殊性岩土时，岩土工程勘察成果除应符合本规范第3.1节规定外，尚应包括下列内容……。其中第8项规定，对风化岩和残积土，应查明母岩性质、风化程度，判断岩脉、孤石的分布状况，评价风化岩的均匀性。

4）GB 50021—2001《岩土工程勘察规范》（2009年版）第4.1.2条规定，场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察（本工程场地工程地质条件中等复杂）；第4.1.21条规定，基坑或基槽开挖后，岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时，应进行施工勘察；第13.2.2条规定，当与勘察报告差异较大时，应建议进行施工勘察。

5）DBJ 15-31—2016《广东省建筑地基基础设计规范》第4.3.5条第6项规定，同一建筑物范围内的主要地基持力层或有影响的下卧层起伏较大时，应补孔查清其起伏变化情况，达到相邻勘探孔的层顶高差坡度不大于10%或补孔至间距不大于10 m；第4.3.5条第8项规定，对复杂地基或荷载较大的一柱一桩工程，宜每桩布置勘察孔；第4.3.8条第3项规定，桩基工程施工需进一步确认持力层；第10.1.5条第10项规定，当桩端持力层之下有破碎带时，应校核下卧层的承载力，必要时宜在施工前采取超前钻探明下卧层的情况。

3 桩基施工不进行超前钻的缺陷

根据现场地质情况，本项目在钻探过程中，揭露有破碎中风化花岗岩，该层节理裂隙及其发育，就目前揭露厚度为0.40～7.40 m，多在中风化花岗岩④-3之上。该层与设计所提持力层物理力学性质有较大出入，该层整体承载力偏低，依据设计所提基桩入岩深度，两者相差很大。④-3层为大于2.5 m，④-3-1为大于20 m，在实际施工过程中，根据旋挖机和冲孔机所取渣样以及水平距离相差甚远的钻探孔柱状图资料难以进行区分。

另外，整个场地内不均匀分布有大小不一的花岗岩球状风化体，也就是所谓的“孤石”，视厚度为1.35～5.40 m，孤石的平面分布与粒径大小无法根据已揭露的情况进行预测和判断。孤石的存在，会对持力层判断造成严重影响，极易造成持力层误判。

由于详勘钻孔部位与缓黏结预应力灌注桩距离较大（最大约距离20 m），勘察、设计等几方单位现场判岩时只能确认岩面，无法判定是否为基岩及下卧层情况，严重影响施工进度。

本项目为超长缓黏结预应力灌注桩，预应力筋布置于钢筋笼内侧，预应力筋通长布置，钢筋笼制作时需提前根据现场钻孔岩面确认长度，由于钻孔部位与桩距离较大无法精准确定桩长，只能待终孔时进行预应力筋制作，严重影响现场施工进度。

4 桩基施工进行超前钻的优势

超前钻能够有效查明母岩性质、风化程度，判断岩脉、孤石的分布状况，准确评价风化岩的均匀性。

超前钻的深度是按桩底以下不小于5 m或3倍桩径控制，这样避免了后期桩基检测抽芯时桩底出现不符合设计入岩要求和遇到夹层的可能性，确保桩底在设计的岩层中。

超前钻由于是一桩一孔，能准确反映该桩位的地层情况。在设计确定桩端入不同风化类别的岩层后，根据超前钻结果进行桩基复核。当桩长≤80m、桩端进入持力层为中风化岩层时，入岩深度为3 m；桩端进入持力层为破碎中风化岩层时，入岩深度为22 m，桩身混凝土强度等级C40。当桩长＞80m时为确保桩体裂缝及控制预应力损失满足设计及规范要求，混凝土强度调整为C45。

灌注桩施工前进行超前钻能够提前预估桩体长度，桩身钢筋笼及预应力筋能够提前加工制作，无须等到终孔后制作，加快施工进度。

采用一桩一孔超前钻共钻孔331个，依据超前钻柱状图本项目共揭露41个孔为破碎中风化花岗岩，对比详勘ZK59、ZK64、ZK95号土层岩性相符，超前钻数据能更加有效地指导现场施工。

5 结语

根据规范要求同时结合现场实际情况，沿海地区复杂岩面条件下桩基施工前采用一桩一孔超前钻很有必要。因在设计确定桩端入不同风化类别的岩层后，超前钻由于是一桩一孔，能准确反映该桩位的地层情况。同时，各地层准确深度已确定，灌注桩成孔前，可预先制作钢筋笼及预应力筋，计算出混凝土数量，加快了桩基施工的速度，节省费用，质量保证系数大大提高。