嚴一華，汪拾金

(浙江省巖土基礎公司，浙江寧波 315040)

基巖標的施工技術探討與實踐

嚴一華，汪拾金

(浙江省巖土基礎公司，浙江寧波 315040)

基巖標是指在覆蓋有松散地層的區(qū)域內為更準確測定地面沉降量，穿過覆蓋層埋設在穩(wěn)定基巖上的標桿直通地面，經過保護處理作為相對穩(wěn)定的基巖水準點。具有標孔要求高、基巖面判層準確、標桿安裝要求高等特點。通過浙江省寧波市2座基巖標施工的實踐，探討了確保基巖標質量的關鍵技術和控制措施，對實際施工有一定的參考作用。

基巖標;標孔;標桿;地面沉降監(jiān)測

1 項目的基本情況

為進一步完善寧波市地面沉降監(jiān)測系統，我單位參與了寧波市規(guī)劃局的2010年“鄞州區(qū)三等水準加密及中心城區(qū)80 km2沉降監(jiān)控課題研究項目中基巖標及其配套設施建設”項目施工。該項目擬分別在鄞州區(qū)的高教園區(qū)和望春工業(yè)園區(qū)實施基巖標及其配套設施建設，2座基巖標孔深150 m左右，以進入新鮮基巖為標準，保護管要求埋入新鮮基巖內2 m，標桿埋入新鮮基巖內不小于5 m為終孔標準，根據實際孔深確定保護管和標桿長度;基巖標保護設施2座。

2 基巖標的技術要求

2.1 孔身技術要求

(1)孔徑:基巖以上部分孔徑≮300 mm，基巖段孔徑≮220 mm;

(2)孔斜:每100 m頂角≯0.5°，終孔累計頂角≯1.0°;

(3)孔深:每100 m及終孔校正孔深誤差≯1 m; (4)全孔連續(xù)取心，以準確判斷孔身結構;

(5)地層劃分和巖面位置判定要準確，以便確定保護管下入位置及埋標深度;

(6)保護管要下到位，固井措施要合理;

(7)埋標深度要準確無誤，保證標桿與基巖固為一體。

2.2 標體技術要求

標體結構包括:保護裝置——保護管;引測裝置——標桿;導正裝置——扶正器;標底裝置和地面裝置5大主要結構(參見圖1)。

圖1 標桿結構示意圖

(2)標桿:標桿采用三級寶塔結構，標桿材質選用DZ40地質專用無縫鋼管。規(guī)格分別為89、73和42 mm，每級的長度按九五分割(九五分割是指根據標桿總長度均按5/9來確定寶塔結構的下一部分，如90 m的標桿，50 m為寶塔結構最下面一級長度，第二級再按余下部分的5/9確定，即為22.2 m，余下部分為第三級長度)。

(3)扶正器:選用不銹鋼滾輪式扶正器，間距9 m。

(4)標底:直徑為105 mm、厚20 mm的鋼質環(huán)狀托盤。

(5)地面裝置:結合GPS觀測墩建設要求制作，一座1.8 m(基礎60)，一座3 m。

(6)標桿的安裝及埋設要求:保護管要求埋入新鮮基巖內2 m，標桿埋入新鮮基巖內不小于5 m，標桿與保護管不得連成一體。

3 項目的重點和難點分析

根據設計要求，我們認真分析了該項目的情況，認為該項目的重點和難點有以下幾個方面。

3.1 鉆孔垂直度的控制

鉆孔的垂直度是設計要求的一個硬性指標，必須滿足要求，否則項目的下一步將無法實施。其同時也高于常規(guī)的鉆孔垂直度1/100的要求。為保證鉆孔垂直度的要求，必須從人員、設備、操作、監(jiān)控等各方面嚴格控制。

3.2 基巖面的準確判斷

基巖面判斷如果失誤，將失去基巖標的意義，意味著項目的失敗。所以高度重視這一環(huán)節(jié)，對項目成功起著關鍵的作用。為確?；鶐r面的判斷不出現失誤，要綜合考慮區(qū)域地質情況、鉆進過程的情況、巖樣的風化及漸變性情況、巖性同區(qū)域性的巖性符合情況，以確?；鶐r面的準確判斷。

3.3 標桿的安裝

標桿安裝要求包括材質要求、垂直度要求、安裝深度要求、穩(wěn)固性要求、扶正要求等。標桿的安裝是基巖標最終質量控制的關鍵性指標之一，必須采取有效措施保證安裝到位。

3.4 標桿的防護

標桿的防護措施是確保標桿在使用過程中不受外界影響，保證精準度的重要方面，防護措施必須從長遠出發(fā)，慎重考慮，謹慎防護。

3.5 標體的穩(wěn)定性確定

從技術角度對標體的穩(wěn)定性進行分析。

4 采取的技術措施

4.1 鉆孔垂直度的控制

為了確保鉆孔的垂直度，防止鉆孔彎曲，我們考慮到施工的各個環(huán)節(jié)，做到思想上重視，理論上可靠，實踐上可行，具體采取了以下措施實行預防。

4.1.1 正確選用鉆機、鉆具、鉆頭

(1)根據現有的條件和工地的實際情況進行綜合考慮。區(qū)域地質資料顯示上部第四系地層主要為淤泥質粘土和粉質粘土，下部基巖以晶玻屑凝灰?guī)r為主。根據以往施工經驗，我們認為采用SPJ－300型鉆機能滿足施工要求。第四系地層采用的是梳齒三翼硬質合金鉆頭，鉆頭的翼角為150°;底部用一根108 mm的鉆鋌來增加底部壓力;基巖鉆進采用牙輪鉆頭鉆進基巖2 m后再用金剛石鉆頭鉆進3 m。第四系孔段采用正循環(huán)自然造漿成孔。

(2)對所有的鉆具進行認真的檢查，確保鉆具圓而直，同時進行試連接，檢查連接后的同心度。

(3)粗徑鉆具的長度在設備適用許可條件下盡可能長，保證其長度和剛度，可以使偏倒角變小。

(4)檢查鉆機轉盤大小補芯的磨損情況、機上鉆桿磨損情況。盡可能選用新的補芯和機上鉆桿，減少其間隙帶來的不良影響。

4.1.2 確保設備安裝質量

(1)設備安裝前，地基要平整、堅實，基臺木要水平、穩(wěn)固。并要確保鉆進過程中不得有沉降或其他變形出現。

(2)鉆機鉆塔要對正，天車、游動滑車和轉盤中心三點一線，轉盤中心同鉆孔中心對中，鉆進過程中經常檢查鉆機的水平情況，轉盤的水平情況和主動鉆桿的垂直度，一旦發(fā)現偏差，立即糾正。

4.1.3 采用合理的鉆進工藝

分析現場的地質條件，該鉆孔上部為第四系地層，采用梳齒三翼硬質合金鉆頭，減壓鉆進，確保鉆具鉆進過程中處于垂直狀態(tài)比較有利;根據地方經驗采用自造漿泥漿護壁能滿足要求。設備的使用嚴格遵守相應的操作規(guī)程。開孔時要求方向垂直，開孔粗徑鉆具要直，低壓、慢速開孔，孔口管固定牢固，防止孔口掉落巖塊或其他異物而導致卡鉆。

牙輪鉆頭鉆進基巖時，采用的是加壓鉆進，泥漿密度為1.22 g/cm3左右。終孔后采用氣舉反循環(huán)工藝進行清孔。4.1.4 加強過程監(jiān)控

標孔成孔過程中，采用鉆孔孔斜測量儀(見圖2)進行實時監(jiān)控。每10 m進行一次鉆孔彎曲度測量，出現異常進行重復測量數據的比對分析，并提高測量頻率，終孔時按要求進行孔深校正。

圖2 KXP－1S型數字測斜儀

4.2 基巖面的準確判斷

為保證基巖面判斷準確，主要采取了以下幾個技術措施:

(1)查閱區(qū)域地質資料，確定大致基巖面深度;

(2)碰到巖石面后，定時撈取巖樣并按時間先后順序保留，采取巖心對比分析，是否符合巖石的風化規(guī)律，即全風化—強風化—中風化—微風化的順序;

(3)根據采取的巖心與區(qū)域的巖性資料進行對比，看是否相符;

(4)巖石的硬度是否滿足標桿的安裝要求。

根據上述要求綜合確定是否繼續(xù)鉆進，若其中任何一項指標不符合要求，就要繼續(xù)鉆進，直至能準確判斷為止。

4.3 標桿的安裝

(1)標桿:根據實際終孔孔深確定標桿長度，標桿為三級寶塔形，上部為42 mm、中部為73 mm、下部為89 mm，每級長度按實際孔深九五分割進行配置，采用管箍連接，并采用專用提引器吊裝。

(2)扶正器:導正裝置為特制的滾輪卡環(huán)式扶正器(規(guī)格與相應的標桿尺寸配套，見圖3)，扶正器包括2個緊密配合的圓環(huán)，其中內圓環(huán)與引測標桿固定連接，外圓環(huán)的外側設置3個滾輪，滾輪為不銹鋼制作，滾輪通過軸與外圓環(huán)外側上的支架連接，扶正器按間隔9 m設置，用自攻螺絲或卡簧固定在標桿外側，以利于標桿居中，并保持垂直、水平方向均能活動。

圖3 滾輪卡環(huán)式扶正器

(4)標桿埋設到位后，采用注漿的方式將標桿與基巖固為一體，注漿高度按孔底以上2.5 m確定(以避免標桿與保護管連成一體)，注漿漿液為水泥漿，水灰比為0.5，水泥漿選用42.5普通硅酸鹽水泥配置。將相應的水泥和水倒入攪漿筒，攪拌均勻，在筒內垂直插入一根細桿，在桿上將水泥漿面高度作好標記(記為A)，在A點下按攪漿筒尺寸算出理論用漿量的位置(記為B)，水泥漿面從A點降至B點時，即關閉出漿管閥門，停止從筒內汲漿;再往注漿管內壓入0.01 m3的清水便可拔出注漿管，并將所有注漿設備用水清洗干凈。

4.4 標體的保護

保護管管徑、長度等在現場會同業(yè)主、監(jiān)理共同量測，合格后下入標孔。本次保護裝置選用168 mm×6.5 mm DZ40地質專用無縫鋼管，埋入基巖內2 m。

保護管安裝采用絲扣連接方式，連接處用密封膠帶纏繞，保護管底部與基巖接觸部位采用環(huán)狀刀口，并做好居中導向，保證保護管順利安裝到位;同時，將注漿管捆綁在保護管外側，隨同保護管同步下到孔底，注漿管采用PE管。保護管的固定采用水灰比為0.55的水泥漿回填灌漿，水泥漿選用42.5普通硅酸鹽水泥配置。保護管與孔壁間填入小顆粒碎石瓜子片，將按計量拌制的水泥漿用注漿泵注入保護管與孔壁環(huán)狀間隙內，通過埋至孔底的注漿管使?jié){液逐漸上升，直至水泥漿液冒出地面后終止注漿。

為保護標桿不銹蝕，依照合同要求，標孔上部2～3 m高度(保護管與標桿間以及標桿內部)灌注重柴油，以隔離清水。灌油前，先用鋼尺量測水位高度，滿足要求后注入相應體積的重柴油。灌油過程由業(yè)主監(jiān)督，監(jiān)理旁站?；毓?.5 m重柴油的理論數量(體積):

本次實際灌油50 L。

4.5 標體的穩(wěn)定性確定

(1)點位附近不存在影響標體穩(wěn)定性的斷裂構造，在地質構造上具有穩(wěn)定性。

(2)點位附近地震活動具有震級小、強度弱、頻率低的特點，屬于地殼穩(wěn)定區(qū)域，地震活動對標體的穩(wěn)定性影響甚微。

(3)標體施工嚴格按照相關規(guī)范及標準進行作業(yè)，最終保護管進入基巖2 m，標桿進入基巖內5 m，符合設計要求，標體穩(wěn)定性有保證。

(5)保護管、標桿通過固井水泥環(huán)將其重力加在地層上，因而加大了與地層的接觸面積，垂直作用在地層上的荷載較小。區(qū)域資料表明，該巖石(中等風化砂巖)的單向抗壓強度在80～100 MPa，在地下埋藏的狀態(tài)下巖石呈向上壓縮狀態(tài)，其抗壓強度會大為提高，所以地層可以承載管子重力的壓載。

(6)標體自上而下采用逐級增大的三級寶塔形結構，該結構能降低管柱的中心、縮短其半波長的特性、減少其自身的繞曲度，提高其自穩(wěn)性能;引測標桿通過與其連接的扶正器與保護管內壁呈滑動連接，可以確保引測標桿在保護管內保持垂直，增加了標桿的穩(wěn)定性。

(7)保護管與標桿的鋼材選用上海寶鋼生產的DZ40地質專用無縫管，使材料自身的變形達到最小，鋼管采用絲扣連接，材料自身的穩(wěn)定性良好。

5 項目的實施效果

5.1 孔徑

覆蓋層0～83.75 m，孔徑為300 mm;基巖段83.75～85.77 m，孔徑為220 mm;基巖段85.77～88.75 m，孔徑為130 mm。以上孔徑滿足合同及技術要求，并通過了業(yè)主和監(jiān)理的確認。

5.2 孔斜

施工過程中實地對鉆孔進行了12次鉆孔斜度測量(見表1)，終孔斜度為0.2°，全孔未出現超差孔段(最大孔斜為0.2°)，滿足合同及技術要求。

表1 鉆孔彎曲度測量成果

5.3 孔深

鉆進過程中詳細記錄下鉆桿尺寸，仔細計算孔深數據，保證了下管的長度與實際相符。孔深要求滿足合同和技術要求，并通過了業(yè)主和監(jiān)理的確認。

5.4 固井

使用的水泥符合要求，水灰比合理，灌注的水泥漿量精確無誤。灌注后凝固時間充足，保證了固井的質量。

5.5 保護管及標桿

材質、尺寸、壁厚符合設計要求，長度與實際孔深相符并經業(yè)主及監(jiān)理現場驗收;標桿按九五分割原理進行配置，扶正器間距為9 m;保護管及標桿內灌注2.5 m的重柴油作為防銹措施;露出地面部分保護管、保護蓋及標頭均采用不銹鋼材質，保證了本標點滿足長期使用的要求。

5.6 地面保護設施

按要求砌筑磚結構梯形體井臺，基礎低于原地面0.25 m，井臺外貼大理石飾面，頂部為活動式。

6 結語

寧波市鄞州區(qū)2個基巖標的施工，均達到了預期的目標。但用轉盤式鉆井設備，施工過程中主動鉆桿晃動比較厲害，對垂直度控制有一定的影響，因此在設備選型方面還可以做一些改進如選油壓立軸鉆機可能會更理想，這將在以后的類似項目施工中作為專題進行研究和探討;在基巖面的準確判斷方面，應引起高度重視。這次施工中在采取了2 m的完整巖心后發(fā)現又出現了第四系地層，后經諸多專家現場確定為孤石，這也是類似項目施工中值得作為專題進行研究和探討的問題。

［1］江天壽，周鐵芳，劉勵慎，等.受控定向鉆探技術［M］.北京:地質出版社，1994.

［2］C.C.蘇拉克申.定向鉆進［M］.湯鳳林，楊凱華，譯.湖北武漢:中國地質大學出版社，1991.

［3］吳光琳.定向鉆進工藝原理［M］.四川成都:成都科技大學出版社，1991.

［4］李世忠.鉆進工藝學(鉆進方法及鉆探質量)(上冊)［M］.北京:地質出版社，1992.

［5］劉廣志.巖芯鉆探事故預防與處理［M］.北京:地質出版社，1982.

Discussion of Construction Technique of Bedrock Bench Mark and the Practice

YAN Yi-hua，WANG Shi-jin(Zhejiang Geotechnical Foundation Co.，Ningbo Zhejiang 315040，China)

Bedrock bench mark is a buried pole across the loose overburden layer to the stable bedrock for the accurate monitoring of land subsidence，which is with the characteristics of high requirement on mark hole and mark pole construction and accurate bedrock surface deciding.Based on the practice of 2 bedrock bench mark construction in Ningbo，discussion was made on the key technologies and control measures to ensure the quality of bedrock bench mark.

bedrock bench mark;mark hole;mark pole;land subsidence monitoring

P634;P642.26

A

1672－7428(2012)03－0055－04

2011－12－23

嚴一華(1975－)，女(漢族)，浙江麗水人，浙江省巖土基礎公司工程師，水文地質工程地質專業(yè)，從事水文地質、水井地熱井施工技術與管理工作，浙江省寧波市寧穿路448弄16號，nbwwqq@126.com。