浅谈旋挖钻孔灌注桩塌孔处理措施在实际施工中的应用
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摘 要：塌孔是钻孔灌注桩施工过程中最常见的质量事故，本文在工程实践的基础上，介绍了几种旋挖灌注桩塌孔的处理措施，为今后施工中的类似问题提供了参考。
关键词：旋挖钻、灌注桩、塌孔、处理措施
1 前言
多年来，随着中国社会经济的快速发展，公路、铁路等基础建设在高速发展，桥梁桩基在工程中得到广泛运用。根据不同的成孔方式，桩基施工分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等几类，土质类地段基本采用机械钻孔灌注施工。根据钻孔机械的钻头是否水层中施工，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔及套管护壁三种方法。而塌孔是钻孔灌注桩施工过程常见的事故，如何快速正确的处理孔桩塌孔是钻孔灌注桩质量控制的关键。结合自身的工程实际，来浅谈一下在川南城际铁路桩基施工过程中应用的塌孔的处理措施。
2 工程概况
川南城际铁路起于四川省内江市途径自贡市终止于泸州市，属于四川盆地中南部。根据地勘资料以及区域地质水文资料分析，从地表往下地质大概为粉质黏土、泥岩夹砂岩，部分区域表层土为人工弃土或人工填土，地下水位较低，因此桥梁桩基全部为采用钻孔桩基础，在旱地区域可采用干作业灌注成孔。但在施工过程中部分桩基位于稻田或水塘中，原地面土为淤泥，承载力小，大型机械设备无法进场施工，因此在施工前采用土回填修筑施工平台以及施工便道，这样就导致在施工过程中就容易出现塌孔的现象。以川南城际铁路下元村双线特大桥为例，1#墩至6#墩都位于稻田中，在施工前期采用泥岩夹砂岩对红线内进行抛石挤淤修筑施工平台以及施工便道以便施工机械能进场施工，但施工桩基钻孔过程中地面以下0m～6m的位置出现塌孔。
3 塌孔原因分析
一般情况下桩基塌孔的原因有：工程地质的原因，施工方法的原因，护筒埋设的原因，孔内水位低和泥浆稠度小的原因等。根据下元村双线特大桥桩基塌孔的程度以及塌孔的位置等现场情况分析塌孔的原因有：
①工程地质原因：该桥1#至6#墩位于稻田中，周围的地表水丰富，地表土经水长期浸泡之后会形成淤泥，地质情况较差容易塌孔。
②施工方法的原因：该桥桩基采用旋挖钻干孔作业法，无泥浆护壁，对于地质较差的孔桩无护壁防护措施。同时旋挖钻钻进速度过快对孔桩周围土造成扰动，容易造成塌孔。
4 塌孔处理方案的选择
干作业桥梁桩基塌孔的处理方案一般有：采用泥浆护壁、埋设长护筒、低标号混凝土回填、冲击钻冲击成孔等。根据下元村双线特大桥桩基塌孔的原因结合现场实际情况与施工进度要求对各处理方案的可行性与经济性进行分析比选。
4.1 处理方案
①采用泥浆护壁，泥浆护壁因简单易操作广泛运用于干作业成孔桩基塌孔的处理。泥浆是由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定的比例在泥浆池内拌制而成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大孔内静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流的作用。在制备泥浆时应注意控制以下四个方面：A、控制泥浆液面：要控制护筒内液面标高高于孔外水面1m，以保证孔内足够的水头压力，维护下部孔壁安全;B、控制泥浆比重：泥浆比重过大，会造成附着在孔壁的泥皮较厚，而泥皮松疏、韧性较低，容易引起孔壁水化崩塌、脱漏，造成清孔困难。泥浆比重过小，会导致孔内水压力较小，泥浆中固体颗粒含量少，不能有效的在孔壁上形成泥皮，易造成坍孔。因此泥浆比重宜控制在1.05～1.15之间;C、控制泥浆粘度：如果粘度过高，泵压会增加，排量会减少，钻孔速度会下降，排渣困难，一般泥浆粘度宜控制在16s～22s;D、控制泥漿pH值：弱碱性环境可使泥浆的成分充分凝结硬化且不易导致结块，保证泥浆的胶体率和稳定性，降低其失水率，所以一般泥浆pH值宜控制在8～10。在钻进的过程中，如果出现塌孔的现象应根据土层情况及时调整泥浆的性能指标和水位高程，比如提高泥浆比重，降低钻进速度，延长泥浆造壁时间。
②埋设长护筒，当塌孔深度不深时，可采用深埋长护筒作为桩基塌孔部位护壁的方法进行处理。具体的处理方法为：首先测明塌孔的具体部位、塌孔程度，以便确定埋设长护筒的长度;然后对桩基塌孔部位进行扩孔，以便长护筒的埋设，长护筒埋深需超过塌孔深度，将桩基塌孔部位全部用钢护筒作为护壁，防止塌孔;埋设护筒时护筒顶面需高出原地面30cm～50cm，以免在桩基施工过程中，孔口渣土掉入孔内影响桩基质量;护筒放置好后对护筒周围进行回填并夯实，再重新开钻。在桩基混凝土初凝后及时将护筒拔出以便重复利用，避免资源浪费。在拔护筒的过程中一定要注意不要破坏桩身混凝土，保证桩基质量。
③低标号混凝土回填，该处理措施适用于干孔灌注且塌孔部位较深且的桩基。具体处理措施为：先钻穿塌孔处直至岩层，对塌孔部位进行扩孔，待塌孔部位不持续出现大面积塌孔时将塌孔渣土清出孔内后采用低标号混凝土（一般采用C15混凝土）回填至塌孔顶以上1.0m的位置，待混凝土初凝后重新开钻，此时塌孔处的孔壁就形成混凝土护壁防止塌孔。
④冲击钻冲击成孔，该处理措施适用于塌孔十分严重旋挖钻机无法成孔的桩基。具体处理措施为：用片石或性状好的砂岩填满至塌孔位置以上1m～2m，稳定两周后，采用手控冲击钻机反复冲击孔桩。在冲击过程中，孔壁不断受到挤压而达到密实，使孔桩不再塌孔。
4.2 可行性与经济性比选
结合现场实际情况与上述处理方案，从可行性分析，川南城际铁路桥梁桩基大部分采用旋挖钻机钻进成孔，进场设备无冲击钻，且沿线周边无岩石和砂岩，从机械设备的准备、施工周期与施工材料等因素考虑，冲击钻冲击成孔处理方案可行性不高，不适用于下元双线特大桥桩基塌孔处理。
从经济性分析，采用低标号混凝土回填既要浪费混凝土，又要二次开钻，所需成本最高。泥浆护壁需开挖泥浆池造浆，且剩余泥浆需外运处理，成本次之。由于下元村双线特大桥塌孔桩基基本位于地面以下0m～6m范围内，现场所配备的护筒足以满足埋设长护筒的条件，且长护筒可以重复利用，减少材料的浪费，施工完成后通过二次经营增加了一部分施工措施费用，从而使经济效益达到最大，因此埋设长护筒方案最经济可行。最终下元村双线特大桥塌孔桩基全部采用埋设长护筒的方案进行处理。
5 处理效果
通过埋设长护筒，将塌孔部位用钢护筒护住，在旋挖机钻进的过程中降低钻机的钻进速度与钻斗的提升速度，防止因钻进过快或钻斗升降速度过快而扰动周围土引起孔壁坍塌，同时也要注意及时用装载机清走孔口的渣土，避免因孔口周围渣土积累过多挤偏护筒和压塌井壁。旋挖钻钻进成孔后及时灌注成孔，待混凝土初凝后将桩周围的土挖掉拔出护筒以便护筒重复利用，这样既不影响施工进度又保证了桩基的施工质量。最终下元村双线特大桥1#-6#墩桩基按计划时间节点顺利完成施工任务，且桩基第三方检测全部为I类桩。
6 结束语
在不良地质条件下，桩基施工的塌孔现象较为普遍，往往延长了工期，增加了工程造价，制约了工程的顺利进行。而造成塌孔的原因有很多种，塌孔处理方案要根据现场实际情况进行选择，既要考虑施工进度又要节约工程成本，对症下药采取最合适的塌孔处理方案，确保桩基施工的顺利进行。
参考文献：
[1] 徐武杨，吴非，陈军.钻孔灌注桩施工塌孔原因分析及预防措施[J].城市建设理论研究（电子版），2014（32）：1681～1682.
[2] 苏强.钻孔灌注桩施工中常见事故的处理方法[J].山西建筑，2004（20）：40～41.
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