橋梁鉆孔灌注樁施工中坍孔的處理措施

宋軍強(qiáng)/中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司

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橋梁鉆孔灌注樁施工中坍孔的處理措施

宋軍強(qiáng)/中鐵七局集團(tuán)第二工程有限公司

【摘 要】橋梁鉆孔樁施工大部分在有水河道內(nèi)進(jìn)行，施工中由于受到河水的沖刷、工作面狹窄、水壓影響筑島穩(wěn)定、地下水位相對較高、河床淤泥厚、砂卵石地質(zhì)等不利條件的影響，施工難度會比較大，因而更容易發(fā)生坍孔的現(xiàn)象。本文針對阿爾及利亞貝佳亞高速公路項(xiàng)目，首先說明了橋梁鉆孔灌注樁施工中發(fā)生坍孔的危害及原因，然后分析了橋梁鉆孔灌注樁施工中坍孔的預(yù)防措施，最后探討了發(fā)生坍孔后的處理措施。

【關(guān)鍵詞】橋梁；鉆孔灌注樁；坍孔；護(hù)筒；鋼筋籠

一、橋梁鉆孔灌注樁施工中發(fā)生坍孔的危害及原因

（一）危害

在終孔后下鋼筋籠和灌注水下混凝土過程中，如果孔內(nèi)水位忽然上升，溢出護(hù)筒，隨即突降并冒出氣泡；鉆孔中出渣量顯著增加而不進(jìn)尺；鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加等現(xiàn)象均表明是坍孔。如果不及時處理，將給工程質(zhì)量帶來隱患，進(jìn)而影響橋梁整體的施工質(zhì)量。

（二）原因

在橋梁施工的過程中，鉆孔灌注樁出現(xiàn)坍孔的原因主要有以下幾個方面：

1.在鉆進(jìn)的過程當(dāng)中，碰到了通透性高的土質(zhì)，例如卵石層、砂礫層等，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿快速散失，繼而使得水頭下降，引發(fā)坍孔。

2.泥漿的質(zhì)量存在問題，粘度和比重等主要性能不符合要求，難以筑成相對牢固的泥皮護(hù)壁，繼而造成坍孔。

3.護(hù)筒的埋設(shè)深度過淺，下部孔口出現(xiàn)嚴(yán)重的漏水問題，在長時間的浸泡下變軟，遇到來自外界的強(qiáng)大沖擊力而導(dǎo)致坍孔。

4.鉆孔的速度過快也會導(dǎo)致出現(xiàn)坍孔的現(xiàn)象，尤其是在土質(zhì)松軟的地方，鉆孔的速度過快導(dǎo)致孔壁因振動塌陷，繼而誘發(fā)坍孔。

5.在進(jìn)行清孔的過程當(dāng)中，未采取循序漸進(jìn)降低泥漿比重的方式，孔內(nèi)泥漿的粘稠度急劇下降，另外，清理后停歇的時間比較長也會引發(fā)坍孔。

6.鋼筋骨架的下放操作不當(dāng)，在下放的過程當(dāng)中，鋼筋骨架碰撞孔壁，造成坍孔。

二、橋梁鉆孔灌注樁施工中坍孔的預(yù)防措施

（一）從內(nèi)因著手

1.護(hù)筒埋設(shè)要符合規(guī)范要求。

護(hù)筒埋設(shè)必須注意護(hù)筒頂端高度和底端埋設(shè)深度以及護(hù)筒本身質(zhì)量。護(hù)筒除了具有固定樁位、引導(dǎo)鉆頭作用外，還具有保持孔內(nèi)水位（泥漿）高出地下水位或施工水位一定高度，形成孔內(nèi)向孔壁的靜水壓以維護(hù)孔壁免于坍塌的作用。護(hù)筒頂高出地下水位或施工水位的高度要求與鉆孔方法、地層情況有關(guān)。采用反循環(huán)鉆孔方法時，護(hù)筒頂應(yīng)高出地下水位或施工水位2.0m以上，采用正循環(huán)鉆孔方法時，應(yīng)高出1.0～1.5m以上。這時要注意護(hù)筒設(shè)有缺口時，護(hù)筒高度應(yīng)從缺口底端算起，另外注意當(dāng)?shù)刭|(zhì)不良（如松散的粉砂、細(xì)砂等砂類土），容易坍孔時，應(yīng)比同類鉆孔方法而地質(zhì)好不易坍孔時的孔內(nèi)水頭要提高0.5m以上。

2.護(hù)壁泥漿的配制和泥漿池的準(zhǔn)備。

泥漿配置應(yīng)注意比重、粘度指標(biāo)的控制；配置泥漿原材料的選用等。泥漿除了具有浮懸鉆渣的作用外，同時在鉆孔中，由于泥漿相對密度大于水的相對密度，故護(hù)筒內(nèi)同樣高的水頭，泥漿的靜水壓力比水大，由于靜水壓力的作用泥漿可在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔外滲流，因此具有保護(hù)孔壁免于坍塌的作用。泥漿比重性能應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地質(zhì)情況確定，地質(zhì)情況不好、孔徑大、孔深時取高限。河道內(nèi)施工要取泥漿比重高限，即1.45。泥漿配置原材料必須選用高質(zhì)量的紅粘土，要求泥漿具有較高粘度和較低的含率。泥漿池在河道內(nèi)安置要根據(jù)筑島面積大小綜合考慮，但要注意泥漿池四周和底部不能漏水，更不能與河水串通，以防止泥漿比重減小。

（二）從外因著手

1.機(jī)具的選用。河道內(nèi)施工，要選用小型設(shè)備。減少壓力，減小震動，靈活機(jī)動。

2.鉆孔方法的選用。宜采用正循環(huán)鉆孔方法，而不用反循環(huán)鉆孔方法。這是因?yàn)?；一是對孔?nèi)水頭高度要求不同，反循環(huán)比正循環(huán)要求偏高，增加了筑島和護(hù)筒長度，這是因?yàn)榍罢叩哪酀{相對密度要求小于后者，需要較高的水頭來彌補(bǔ)泥漿相對密度小而使孔壁側(cè)壓力減小的損失，以維護(hù)孔壁穩(wěn)定。二是對孔壁的保護(hù)作用不同。正循環(huán)的泥漿是從鉆桿內(nèi)壓入而從鉆桿外的孔壁內(nèi)上升至孔口，泥漿對孔壁有一個向上的流動分力，有助于孔壁的穩(wěn)定；而反循環(huán)的泥漿是由孔口向下流動至孔底，再由鉆桿中心吸上，泥漿下流時對孔壁增加了坍塌的可能性，這也是反循環(huán)孔內(nèi)水頭要求較高的原因之一。

3.鉆孔過程。要始終保持足夠的水頭高度和合適的泥漿比重。在粘性土中鉆進(jìn)時，泥漿密度、粘度均可小些；在砂土中鉆進(jìn)時，為了避免或減少孔壁坍塌，要求泥漿密度、粘度均較粘土中鉆進(jìn)時大些。無論在什么地層鉆進(jìn)，無壓鉆進(jìn)空轉(zhuǎn)速度不能過快、過久。

4.清孔。清孔主要方法有掏渣清孔法、換漿清孔法、抽漿清孔方法、噴射清孔法。不論采用何種清孔方法，在清孔時，必須注意保持孔內(nèi)水頭，以防止坍孔。正循環(huán)宜采用換漿法，因?yàn)榭變?nèi)仍為泥漿護(hù)壁，不易坍孔。

5.下鋼筋籠。下鋼筋籠要穩(wěn)，不能沖擊孔壁。鋼筋籠下完后，不要直接搭設(shè)在護(hù)筒上。

6.灌注混凝土。應(yīng)盡量避免機(jī)器設(shè)備震動，始終保持足夠水頭。爭取在最短時間內(nèi)完成。

三、發(fā)生坍孔后的處理措施

（一）鉆孔時坍孔

判斷坍孔的具體位置，如果出現(xiàn)護(hù)筒下陷或是歪斜的問題，且其周圍伴有大量的裂縫，可認(rèn)定為鉆孔淺部坍塌，此時需要采用粘土進(jìn)行回填施工，隨后再繼續(xù)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

如果坍孔的位置比較深，回填到坍孔的位置即可，同時適當(dāng)提高水頭，重新調(diào)整泥漿的比重，隨后可繼續(xù)鉆進(jìn)。如果坍孔情況非常嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)在坍孔現(xiàn)象發(fā)生后的第一時間采用粘土進(jìn)行回填，暫停鉆進(jìn)，靜置穩(wěn)定一段時間，且明確具體的坍孔原因后再重鉆。

（二）灌注混凝土?xí)r坍孔

如果坍孔情況比較輕微，立即暫停灌注，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施。如保持或加大水頭、移開重物、排除振動等，防止繼續(xù)坍孔；然后用吸泥機(jī)吸出坍人孔中的泥土，如不繼續(xù)坍孔，可恢復(fù)正常灌注，灌注時間間隔應(yīng)當(dāng)＜2h。

如坍孔仍不停止或坍塌部位較深且嚴(yán)重，盡可能地將鋼筋籠拔出，再盡快以黏土摻砂礫回填，力求保住孔位地層少受擾動，等填土?xí)r機(jī)成熟后，重新鉆孔成樁。

四、結(jié)語

綜上，在橋梁鉆孔灌注樁施工的過程中，坍孔是比較常見的問題，在每個施工環(huán)節(jié)均有可能出現(xiàn)，不利于橋梁施工的正常進(jìn)行。鑒于此，需要在明確橋梁施工鉆孔灌注樁坍孔原因的基礎(chǔ)上，采取具有針對性的預(yù)防措施，防患于未然，然而從根本上杜絕或減少坍孔現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

［1］尤春穎.大直徑基樁坍孔處理施工技術(shù)［J］.國防交通工程與技術(shù).2011（04）.

［2］李巨白，牛金才.試論樁基施工中的坍孔與解決辦法［J］.黑龍江科技信息.2011（20）.

［3］張宏海，楊成勇.樁基施工中的坍孔現(xiàn)象及處理方法［J］.民營科技.2009（05）.