基樁泥質砂巖持力層風化程度綜合判定與應用

陳德修

（廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司）

巖石風化程度的判定通常采用工程地質定性評價方法，即從巖石顏色、次生礦物的發生、節理裂隙發育情況、機械破碎難易程度、以及巖石的物理、力學和水理性質變化等方面綜合分析確定。而巖石風化程度的定量評價，目前通常采用的是對巖體工程地質性質比較敏感的一些物理力學性能指標，通過室內或現場測試巖石物理力學性能單項或綜合指標進行巖石風化程度劃分。由于影響巖石風化程度的因素復雜，各種巖石風化速度和風化后形態的變化也各異，因此很難建立巖石風化程度劃分的統一、定量的標準，特別是針對軟質巖石。通過某項目基樁鉆芯法與地質勘察情況中對泥質砂巖風化程度判定的差異，提出針對樁端泥質砂巖持力層的合理判定方法，給類似工程提供參考。

1 工程概述

某項目端承灌注樁基礎，設計樁端持力層為微風化泥質砂巖。根據勘察資料及樁基超前鉆資料，場地下部基巖為白圭系泥質砂巖，遇水易軟化崩解。前期試樁進行基樁鉆芯法檢測時，發現所檢測的6條樁的樁端持力層巖性的判定與地質勘察結果明顯不符，需要對本項目混凝土灌注樁樁端持力層的綜合判定給出意見與建議。

2 地質勘察與基樁鉆芯法反映持力層情況

2.1 基樁鉆芯法檢測結果

典型的ZHL-177號和ZHL-250號樁基樁鉆芯法芯樣及地質鉆孔巖芯照片對比見圖1和圖2：

圖1 ZHL-177號樁鉆芯檢測與地質鉆孔巖性照片對照圖

圖2 ZHL-177號樁鉆芯檢測與地質鉆孔巖性照片對照圖

⑴ZHL-177號樁基樁鉆芯法檢測施工樁長51.66m，樁端持力層鉆進深度為59.70m，巖樣呈深紅色、短柱或碎塊狀，檢測單位判定樁端持力層巖性為中風化泥質砂巖；而對應地質鉆孔在43.50m（高程-48.39m）以下鑒定為微風化泥質砂巖；

⑵ZHL-250號樁基樁鉆芯法檢測施工樁長48.81m，樁端持力層鉆進深度為54.56m，巖樣呈深紅色、短柱狀，檢測單位判定樁端持力層巖性為中風化泥質砂巖；而對應地質鉆孔鉆孔在44.00m（高程-48.39m）以下鑒定為微風化泥質砂巖。

鉆芯法檢測6根樁結果匯總見表1。

表1 基樁鉆芯法檢測結果匯總

本次基樁鉆芯法檢測結果反映：

⑴鉆芯檢測6根樁均鉆穿樁底，并下鉆至樁底以下不小于5.00m的持力層深度，最大鉆進深度59.8m，平均深度為57.27m；

⑵經檢測單位對現場巖芯的鑒定，6根樁樁端持力層均判定為中風化泥質砂巖，其中有3條樁的樁端持力層巖樣因過于破碎松散，無法取得巖石芯樣進行抗壓強度試驗。

2.2 樁底標高與地質巖層比對

從鉆芯法檢測樁底標高與地質勘察揭示巖層分布高程情況比對見表2。

表2 從樁底標高與地質勘察揭示巖層分布高程情況比對

⑴依據地質勘察資料與檢測樁持力層頂面標高來看，樁端持力層均入巖微風化泥質砂巖，入巖深度為2.71～14.32m，從勘察角度分析樁端持力層是滿足設計為微風化巖的要求的；

⑵檢測單位從基樁鉆芯法的角度依據取得的巖石芯樣，特別是ZHL-177號樁、ZHL-182號樁和ZHL-250號樁樁端持力層未能取得完整巖芯進行抗壓強度試驗，綜合判定樁端持力層為中風化泥質砂巖。

2.3 地質勘察階段的巖石抗壓強度結果

本項目勘察階段采取巖石樣品進行室內物理力學性質試驗，巖石中風化及微風化的天然濕度單軸抗壓強度、飽和抗壓強度及干燥抗壓強度試驗成果統計見表3：

表3 巖石抗壓強度統計

根據抗壓試驗結果統計，場地內中風化泥質砂巖的飽和抗壓強度標準值為3.10MPa，變異系數為0.77；微風化泥質砂巖的飽和抗壓強度標準值為5.57MPa，變異系數為0.91；整體上巖石抗壓強度離散性較大。

3 結果差異性原因分析與處理建議

3.1 結果差異性原因分析

⑴人員判定的主觀性是導致鉆芯法檢測持力層判定結果與地質勘察結果出現差異的原因之一。場地范圍內地勘鉆孔鑒定的微風化巖石面平均高程為-43.85m，而基樁鉆芯法檢測結果顯示灌注樁底高程為-50.38～-55.36m，樁底以下巖石均鑒定為中風化泥質砂巖，與地勘鉆孔鑒定存在明顯差別。而根據地勘鉆孔揭示巖石芯樣照片及基樁檢測揭示樁端持力層芯樣照片對比分析，地勘鉆孔微風化巖石芯樣及基樁樁底巖石芯樣均呈短柱狀，局部為碎塊狀，巖芯差別不大，存在技術人員對風化層的主觀認識的差別導致巖性鑒定有差異的可能；

⑵機械操作的過程也是導致鉆芯法檢測持力層判定結果與地質勘察結果出現差異的原因之一。場地內泥質砂巖為軟質巖，易軟化崩解，鉆孔采取巖芯的破碎程度與鉆機使用的鉆頭類型、回次進尺的大小、泥漿泵的壓力大小、工人操作的熟練程度都有密切關系，因此造成地勘鉆孔巖石芯樣與基樁鉆芯法檢測持力層芯樣所揭示的巖石破碎程度局部存在一定差異，影響了不同風化層的鑒定；

⑶地質勘察鉆孔鑒定的微風化泥質砂巖，飽和抗壓強度統計值為5.57MPa；而基樁鉆芯法檢測結果判定的中風化巖持力層，其飽和抗壓強度值分別為ZHL-122#樁樁端持力層抗壓強度為11.lMPa、ZHL-128#樁樁端持力層抗壓強度為8.2MPa、ZHL-143#樁樁端持力層抗壓強度為14.3MPa，大于地勘鉆孔微風化巖石抗壓強度統計值，這3根灌注樁樁端持力層的抗壓強度大于該場地微風化泥質砂巖飽和抗壓強度標準值。

3.2 工程處理建議

⑴從樁端持力層巖石飽和抗壓強度力學性能來看，本次ZHL-128號、ZHL-122號和ZHL-143號樁可判定為滿足設計為微風化巖的要求，但基樁鉆芯法檢測結果與地質勘察鉆取巖石芯樣完整性均較差，不適宜對巖石的風化強度做綜合判定；

⑵對未能截取巖石芯樣進行抗壓的ZHL-177號樁、ZHL-182號樁和ZHL-250號樁，建議進行巖石點荷載試驗后提請設計單位復核后，確定下一步的處理方案；

⑶建議在項目后續檢測樁的過程中提高現場巖石芯樣的取樣質量，為合理判定巖石風化程度提供基礎。

4 結語

⑴加強技術人員的專業能力繼續教育培養，使專業技術人員能依據更加客觀科學地判定依據對巖性進行準確評判，同時加強對鉆機操作技術人員的培訓，提高鉆機操作技能，確保鉆取的芯樣盡可能保持原有巖層性狀和特性。特別是對易風化巖的鉆取、編錄和試驗應及時進行，加強抽取后易風化巖的現場保護；

⑵對軟巖的鉆探取樣，應配備適當的地質鉆進設備，現場對不同的巖層鉆進要求應滿足《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T 87-2012）規定，以便客觀正確地判定巖土性狀。對基巖完整程度的判定，建議必要時可以采用孔內攝像法或CT探測法等其他輔助手段作進一步的驗證檢測；

⑶從對樁端持力層巖層要求的綜合角度出發，建議軟質巖石端承樁樁端持力層判定可結合抗壓強度、巖樣破碎程度、風化程度和RQD等指標作綜合評判。