旋挖钻孔灌注桩塌孔处理措施探究
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摘 要：旋挖钻机成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、施工质量好、污染少、干式成孔无泥浆循环等优点（如地质复杂淤泥、流砂等可补充一部分泥浆护壁），适用于各类土层施工，使用范围广。塌孔是旋挖钻孔灌注桩施工过程中最常见的质量事故，本文主要结合具体工程实例，介绍了几种旋挖钻孔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;塌孔;灌注桩;处理措施
1 引言
在社会经济实力持续增长的大背景之下，我国大型基础建设工程数量越来越多，在基础建设工程项目之中，运用旋挖钻机成孔施工技术，能够有效提升成孔效率，环保效果良好，具有非常广阔的应用前景。旋挖钻机成孔施工法，又称钻斗施工法，成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环成孔。塌孔是旋挖钻孔灌注桩施工过程常见的质量事故，如何快速正确的处理塌孔是旋挖钻孔灌注桩质量控制的关键。本文结合自身的工程实际，来浅谈一下旋挖钻孔灌注桩施工过程中塌孔的处理措施。
2 工程概况
某工程位于广西壮族自治区柳州市，基础采用旋挖钻孔灌注桩，总计400根桩，桩径为[Φ]800[～Φ]1000，桩身混凝土强度等级C30，纵向钢筋采用HRB400E，箍筋采用HPB235，持力层为进入第⑨层微风化白云岩大于0.5m，根据一桩一孔超前钻勘察报告测算，桩长为7m～12m。根据地勘报告，现场土层由上到下主要为①素填土、②淤泥质粘土、⑤硬塑状红粘土、⑨微风化白云岩层;各孔均测地下水水位，测到稳定水位 1.00m～5.00m，主要赋存填土及淤泥质土中，属上层滞水，主要由地表水渗入补给，水量一般。旋挖钻机进场施工前期比较顺利，有部分桩孔出现轻微塌孔，每台旋挖钻机每天能成孔20多个，但是施工至西北角区域时，大部分桩孔出现了严重的塌孔现象，施工进度因此受到严重影响。根据查看一桩一孔超前钻勘察报告对比桩基施工图，预计西北角区域成孔过程中可能出现严重塌孔的有100根左右。
3 塌孔原因分析
（1）施工方法的原因：本工程采用旋挖钻机干孔作业法，无泥浆护壁，对于地质较差的桩孔无护壁防护措施，同时旋挖钻机钻进速度过快会对桩孔周围土体造成扰动，容易造成塌孔。
（2）工程地质的原因：本工程现场素填土、淤泥质粘土都较松散湿软，旋挖钻机钻进产生的震动和钻孔取土后减少其支持力，容易导致土层滑塌形成塌孔。而西北角区域，钻孔后发现孔底有水，孔身下部分有大量淤泥质粘土，塌孔严重。经咨询建设单位，现场原为丘陵和低山丘陵地貌环绕，西北角区域为鱼塘，填土时间为2年前。经分许，原施工方进行土方回填施工前未进行抽水，未进行清表清淤，土方回填过程中未进行分层压实。
4 塌孔处理方案的分析与实施
干作业旋挖钻孔灌注桩塌孔的处理方案一般有：泥浆护壁法、换填法、多次灌注低标混凝土法、下全长钢护筒法、冲击成孔法等。
4.1 塌孔处理方案可行性分析
（ 1）泥浆护壁法：操作简单，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。泥浆护壁法需开挖泥浆池造浆，剩余泥浆需外运处理，增加费用较低，施工速度较快。本工程土质差，淤泥质粘土孔壁持续坍塌严重，泥浆护壁法不适用。
（2）换填法：主要是将塌方严重，无法成孔区域的土体采取大开挖形式，全部挖除运走，再从外部运可塑性好的粘性土进行换填，用机械分层压实后再进行旋挖钻机钻孔作业。换填法需增加施工机械台班及土方采购、堆放等费用，增加成本非常高，施工速度非常缓慢，不适用。
（3）多次灌注低标混凝土法：孔位塌孔严重旋挖钻机无开孔，使用挖掘机将塌方土体挖走，回填低标混凝土，等待低标混凝土凝固硬化（常温下为24小时）后旋挖钻机继续钻进，遇塌孔重复上一步工序直至成孔，此时塌孔处的孔壁就形成混凝土护壁防止塌孔。多次灌注低标混凝土法需增加旋挖钻机重复钻孔及挖掘机台班费、低标混凝土材料费，增加成本较多，施工速度快，无需另行租赁设备，可以立即实施。
（4）下全长钢护筒法：预先放出桩心点，待全长钢护筒到现场后，使用长臂履带式挖掘机配振动锤抓夹全长钢护筒对准点位后振动下沉，待全长钢护筒下沉至微风化白云岩面后复查桩位，桩位在误差允许范围内后，旋挖钻机于全长钢护筒内钻孔至桩底设计标高，验孔合格后下钢筋笼灌注混凝土至成桩，灌注成桩在混凝土初凝前用振动锤将长护筒拔出。下全长钢护筒法需租赁长臂履带式挖掘机带振动锤，需制作全长钢护筒，增加成本较多，施工速度快，。
（5）冲击成孔法：用片石填满至塌孔位置以上1m～2m，采用冲孔打桩机成孔。在冲击过程中，孔壁不断受到挤压而达到密实，使桩孔不再塌孔。冲击成孔法需进场多台冲孔打桩机及大量片石，增加成本较多，本工程为大型工业厂房，是建设单位拟建的整条工业生产线中最核心的车间，每延误投产1天，将损失几百万元，冲孔打桩机施工速度慢，每台机器每天只能施工1～2根桩，因此不适用。
4.2 塌孔处理方案实施
经过综合分析、对比、考虑确定了塌孔具体处理实施方案：
（1）对于轻微塌孔：使用挖掘机向孔内回填可塑性好的粘性土，旋挖钻机反转向下加压，正转取土，充分压实孔壁，重新成孔。
（2）对于较严重塌孔：表现为旋挖钻机施工成孔完成后，下部淤泥质粘土孔壁遇水解体、融软形成流塑状后持续坍塌无法成孔，上部孔壁较稳定，采用多次灌注低标混凝土法进行施工。施工顺序为：出现较严重塌孔现象时，立即报建设单位、监理单位现场确认后采用C15混凝土浇灌至塌孔顶以上1.0m，待回填低标混凝土24小时后再进行二次钻孔。二次钻孔过程中密切关注低标混凝土回填区域桩孔的垂直度，如二次钻孔仍然不能成孔，则报建设单位、监理单位现场确定后再采用C15混凝土浇灌至塌孔顶以上1.0m，待回填低标混凝土24小时后再进行三次钻孔，以此类推至塌孔段完成。
（3）对于严重塌孔：表现为土与水结合形成淤泥状土，呈流状，旋挖钻机施工时挖出泥土，很快周边又有流土填回，无法成孔，多次钻土后，桩孔周围土质失稳、垮塌，采取下全长钢护筒法进行施工。施工顺序为：使用挖掘机将塌孔回填，使用全站仪重新放出桩心点;制作全长钢护筒，全长钢护筒规格为φ1000mm、φ1200mm（比设计桩径大200mm），壁厚δ=12mm，制作长度（综合考虑入岩面标高及桩长，保证全长钢护筒下沉至岩面后，护筒顶露出地面0.5m以上）;采用25T吊车起吊全长钢护筒，采用长臂履带式挖掘机配振动锤振动下沉全长钢护筒;待全长钢护筒下沉至微风化白云岩面后，旋挖钻机采用设计桩径钻头于全长钢护筒内进行钻孔施工，直至桩底设计标高;待成孔灌注桩身混凝土后，在砼初凝前（一般在浇筑结束后1～2小时内），采用25T吊车配合长臂履带式挖掘机配振动锤及时拔出全长钢护筒，重复使用。
5 结束语
旋挖钻机成孔是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工工艺，广泛用于市政建设、公路桥梁、工业厂房、民用建筑等地基础施工工程。在不良地质条件下，旋挖钻机成孔过程中的塌孔现象较为普遍，往往延长了工期，增加了工程造价，制约了工程的顺利進行。造成塌孔的原因有很多种，塌孔处理方案需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，选择最合适的塌孔处理方案，才能确保桩基施工的顺利进行。
参考文献：
[1] 熊启东，李成芳，孔凡林等.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].重庆建筑，2017（1）：41～43.
[2] 胡劲松.旋挖桩施工质量控制的关键点分析[J].科技资讯，2017（20）：51～54.
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