浅谈长螺旋钻孔桩入持力层的分析与判断

　　摘要：长螺旋钻孔桩在工程建设中应用越来越广泛，同时由于其成孔质量较难控制，带来了系列诸如桩径、桩的垂直度、持力层等问题，极大制约了该施工工艺的进一步推广，作者根据多年的施工经验，并结合具体工程实例，探讨了常用判断长螺旋钻孔桩是否入持力层的方法的优劣，为工程技术人员在实际工程中选用合理的判断方法提供参考。

　　关键字：长螺旋钻孔桩,持力层,综合判断方法

　　1引言

　　长螺旋钻孔灌注桩因其操作便捷、成桩工艺简单、成桩质量好、施工速度快、成桩成本低，在我国工程建设中应用非常广泛。长螺旋钻孔灌注桩的主要施工过程系先采用钻机成孔至预定地层或深度后，再提升钻杆并同时灌入流态混凝土，并在流态混凝土中压震钢筋笼至预定深度。实际基础桩施工过程中，常遇到当达到预定孔深后，桩端未达设计要求的持力层或桩端进入持力层深度不够的问题。由于长螺旋钻孔灌注桩施工过程隐蔽，对于是否钻入持力层的判断并不如挖孔桩等其它非挤土桩那样直观可见，进入持力层的深度判断容易失误，易造成施工后的桩基持力层未能满足规范及设计要求，从而造成不必要的经济损失及工期的延误。本人根据作者多年的施工经验，并结合具体工程实例。

　　2常见的桩端持力层判断方法

　　桩端持力层判断应在充分研究场地勘察资料的前提下，根据设计技术要求，并结合所采用的施工工艺、施工设备及施工过程控制参数综合确定，必要时尚应配合超前钻探、试桩取土观察、钻孔钻进速度分析及对比成孔负荷电流读数等几种分析方法：

　　1)超前钻探法：该方法来源于工程地质勘察，即对将施工的桩位进行地质超前预报，通过钻探取样查明该桩位的地层分布情况，并结合有效的原位测试或室内土工、岩石实验，确定在满足设计及规范前提下，桩长需要达到的深度。该方法准确性高，特别是对于地层复杂、层位起伏较大的地质条件下指导桩基施工效果明显，同时可作为长螺旋钻孔灌注桩成孔的引导孔，但因该方法工作量大、造价较高、时效性较差在长螺旋钻孔桩施工中应用较少。

　　2)取土观察法：长螺旋钻孔灌注桩为取土成桩工艺，在成桩钻入岩土层过程中，钻取的岩土附着于螺旋叶片上带出地表，成桩过程中对比分析附着土与地质勘察资料，判断所钻入地层的岩性，该方法对于设计持力层唯一且外观特性明显的地层准确性非常高，但对于风化岩层及或持力层外观性质相近的地层则易产生误判，特别是场地存在有富水层时，地下水对叶片附土软化浸润导致误判的可能性非常大，此方法操作简单，在工程施工实践中应用较为广泛。

　　3)钻进速度控制法：同一种桩径、相同的施工参数在不同强度的地层中钻速差别比较大，一般在粘性土中钻进速度最快、在碎石土中钻速稍次、在风化岩层中最慢，在大面积施工前先进行试桩试验，结合地质勘察资料确定各地层的钻入速率，大面积施工时采用类比法判断预设施工深度是否达到设计要求钻入的持力层，该方法对于场地地质条件简单且持力层强度与其它地层强度差异明显的场地判断准确率高，但对于场地地质条件或复杂软硬岩土复层的场地易产生误判。

　　4)负荷电流读取法：一般的长螺旋钻机在操作平台都设置有电流负荷表，主要用于控制长螺旋钻机动力端在施工过程中不至于负荷电流过大而烧坏动力头及非正常死钻、停钻、卡钻的发生，该负荷电流与钻具钻进时受的阻力相关，　即与钻入的深度(侧阻)及钻头所处地层的软硬程度(端阻)密切相关，当钻入的深度越大、钻头所处的地层硬度越大则负荷电流越大。根据此原理，如对在试钻过程中所遇地层及深度的变化加以统计分析，可近似得出同一深度在持力层中钻进的负荷电流与在其他地层钻进的负荷电流区别，在施工过程中对已成孔的数据分析资料越多，则对后续桩基成孔的施工持力层判断的准确性越高，并可为以后类似场地的长螺旋桩施工提供经验数据。该判断方法与钻进速度控制法原理相似，但电表读数更具有直观化的优势。

　　上述4种判断方法各有优劣，在实际工程经验中，往往根据场地工程地质条件、设计参数等因素采用多种方法综合分析，各种方法的优劣及其适用条件详见下表：

　　从上表中可以看出，对于风化夹层或孤石较多的地层，宜采用超前钻探法，其它一般地层，可采用后3种方法进行综合分析即可。

　　3实例分析

　　南宁市某桩基础施工工地采用长螺旋钻孔成桩，场地地层情况如下：①人工填土层(1~3m)、②粘土层(5~8m)、③粉土层(2~3m)、④圆砾层(5~7m)、⑤强风化泥岩层(0~5m)、⑥中风化泥岩层(层厚不详)，其中④圆砾层属于富水层，⑤强风化泥岩层分布厚度不均且外部观感同于⑥中风化泥岩层。设计要求如下：单桩长度不少于20m，以⑥中风化泥岩层作为桩端持力层并进入该层4m。在施工过程中由于没有类似的工程经验，在施工过程中简单的采用对比详细勘察报告结合取土观察法进行判断，结果不太理想，进入⑤强风化泥岩层或⑥中风化泥岩层的深度误差较大，由此造成大批桩在满足桩长要求但并未满足钻入持力层一定深度的要求。经过分析判断失误的原因，现场决定同时采用2、3、4种方法综合分析，定量控制采用负荷电流读数法。

　　现场成孔钻探资料如下。

　　a、钻孔至16m~18m及以下位置时取出的土样呈灰色且土样呈研磨岩屑样

　　b、1m-16m米钻进速度极快达1m/min，钻至16m~18m速度变慢为0.1m/min，钻至18m以下速度极慢为0.05m/min。

　　c、负荷电流显示1m~16m位置钻头持续给进负荷电流读数稳定为150A，钻至16m位置时负荷电流读数突变为180A，并随钻进深度加大提升至200A。钻至18m位置时负荷电流读数提升至240A，随钻进深度加大读数匀速提升。

　　分析3种方法得出的数据：方法2可以判断该桩在16m位置已进入泥岩层具体是⑤强风化泥岩层还是⑥中风化泥岩层则无法判断;方法3可以判断钻孔16m位置已经进入泥岩层并于18m位置进入泥岩层中较硬地层初步可判断为持力层⑥中风化泥岩层;方法4可以进一步判断1m~16m为较软地层，16m~18m为较硬地层，18m以下较上层较硬地层。

　　根据3种方法得出的结论;我们可以判断1~16m为①人工填土层、②粘土层、③粉土层、④圆砾层，16~18m为⑤强风化泥岩层，18m以下为⑥中风化泥岩层，得出结论该桩在18m位置进入持力层，要求该桩实际成孔深度应大于22m才能满足规范及设计要求。其后，设计更改了技术要求，并要求后续的⑥中风化泥岩层判定必须满足负荷电流读数不小于240A基准，经桩基抽芯校核，与实际地质资料基本一致，有效地指导了后续桩基施工。

　　4结语

　　如何选择长螺旋钻孔灌注桩施工是否钻入持力层的判别方法，应根据场地工程地质条件选择适当的判别方法，分布有软硬相间地层的地质条件复杂场地，应选用超前钻探法;如果地质条件较简单且地层分布较明确的场地，应加强积累地区经验，宜采用取土观察法、钻进速度控制法、负荷电流读取法相结合的综合分析方法，既能节省工期，又能节约投资。

《浅谈长螺旋钻孔桩入持力层的分析与判断》

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