淺談旋挖鉆孔灌注樁塌孔處理措施在實(shí)際施工中的應(yīng)用

李龍鋒

摘? ? 要：塌孔是鉆孔灌注樁施工過程中最常見的質(zhì)量事故，本文在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，介紹了幾種旋挖灌注樁塌孔的處理措施，為今后施工中的類似問題提供了參考。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆、灌注樁、塌孔、處理措施

1? 前言

多年來，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路、鐵路等基礎(chǔ)建設(shè)在高速發(fā)展，橋梁樁基在工程中得到廣泛運(yùn)用。根據(jù)不同的成孔方式，樁基施工分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁等幾類，土質(zhì)類地段基本采用機(jī)械鉆孔灌注施工。根據(jù)鉆孔機(jī)械的鉆頭是否水層中施工，又分為泥漿護(hù)壁成孔和干作業(yè)成孔及套管護(hù)壁三種方法。而塌孔是鉆孔灌注樁施工過程常見的事故，如何快速正確的處理孔樁塌孔是鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵。結(jié)合自身的工程實(shí)際，來淺談一下在川南城際鐵路樁基施工過程中應(yīng)用的塌孔的處理措施。

2? 工程概況

川南城際鐵路起于四川省內(nèi)江市途徑自貢市終止于瀘州市，屬于四川盆地中南部。根據(jù)地勘資料以及區(qū)域地質(zhì)水文資料分析，從地表往下地質(zhì)大概為粉質(zhì)黏土、泥巖夾砂巖，部分區(qū)域表層土為人工棄土或人工填土，地下水位較低，因此橋梁樁基全部為采用鉆孔樁基礎(chǔ)，在旱地區(qū)域可采用干作業(yè)灌注成孔。但在施工過程中部分樁基位于稻田或水塘中，原地面土為淤泥，承載力小，大型機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)場施工，因此在施工前采用土回填修筑施工平臺以及施工便道，這樣就導(dǎo)致在施工過程中就容易出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象。以川南城際鐵路下元村雙線特大橋?yàn)槔?#墩至6#墩都位于稻田中，在施工前期采用泥巖夾砂巖對紅線內(nèi)進(jìn)行拋石擠淤修筑施工平臺以及施工便道以便施工機(jī)械能進(jìn)場施工，但施工樁基鉆孔過程中地面以下0m～6m的位置出現(xiàn)塌孔。

3? 塌孔原因分析

一般情況下樁基塌孔的原因有：工程地質(zhì)的原因，施工方法的原因，護(hù)筒埋設(shè)的原因，孔內(nèi)水位低和泥漿稠度小的原因等。根據(jù)下元村雙線特大橋樁基塌孔的程度以及塌孔的位置等現(xiàn)場情況分析塌孔的原因有：

①工程地質(zhì)原因：該橋1#至6#墩位于稻田中，周圍的地表水豐富，地表土經(jīng)水長期浸泡之后會(huì)形成淤泥，地質(zhì)情況較差容易塌孔。

②施工方法的原因：該橋樁基采用旋挖鉆干孔作業(yè)法，無泥漿護(hù)壁，對于地質(zhì)較差的孔樁無護(hù)壁防護(hù)措施。同時(shí)旋挖鉆鉆進(jìn)速度過快對孔樁周圍土造成擾動(dòng)，容易造成塌孔。

4? 塌孔處理方案的選擇

干作業(yè)橋梁樁基塌孔的處理方案一般有：采用泥漿護(hù)壁、埋設(shè)長護(hù)筒、低標(biāo)號混凝土回填、沖擊鉆沖擊成孔等。根據(jù)下元村雙線特大橋樁基塌孔的原因結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況與施工進(jìn)度要求對各處理方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析比選。

4.1? 處理方案

①采用泥漿護(hù)壁，泥漿護(hù)壁因簡單易操作廣泛運(yùn)用于干作業(yè)成孔樁基塌孔的處理。泥漿是由水、黏土（或膨潤土）和添加劑按一定的比例在泥漿池內(nèi)拌制而成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大孔內(nèi)靜水壓力，并在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔內(nèi)外滲流的作用。在制備泥漿時(shí)應(yīng)注意控制以下四個(gè)方面：A、控制泥漿液面：要控制護(hù)筒內(nèi)液面標(biāo)高高于孔外水面1m，以保證孔內(nèi)足夠的水頭壓力，維護(hù)下部孔壁安全;B、控制泥漿比重：泥漿比重過大，會(huì)造成附著在孔壁的泥皮較厚，而泥皮松疏、韌性較低，容易引起孔壁水化崩塌、脫漏，造成清孔困難。泥漿比重過小，會(huì)導(dǎo)致孔內(nèi)水壓力較小，泥漿中固體顆粒含量少，不能有效的在孔壁上形成泥皮，易造成坍孔。因此泥漿比重宜控制在1.05～1.15之間;C、控制泥漿粘度：如果粘度過高，泵壓會(huì)增加，排量會(huì)減少，鉆孔速度會(huì)下降，排渣困難，一般泥漿粘度宜控制在16s～22s;D、控制泥漿pH值：弱堿性環(huán)境可使泥漿的成分充分凝結(jié)硬化且不易導(dǎo)致結(jié)塊，保證泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低其失水率，所以一般泥漿pH值宜控制在8～10。在鉆進(jìn)的過程中，如果出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象應(yīng)根據(jù)土層情況及時(shí)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)和水位高程，比如提高泥漿比重，降低鉆進(jìn)速度，延長泥漿造壁時(shí)間。

②埋設(shè)長護(hù)筒，當(dāng)塌孔深度不深時(shí)，可采用深埋長護(hù)筒作為樁基塌孔部位護(hù)壁的方法進(jìn)行處理。具體的處理方法為：首先測明塌孔的具體部位、塌孔程度，以便確定埋設(shè)長護(hù)筒的長度;然后對樁基塌孔部位進(jìn)行擴(kuò)孔，以便長護(hù)筒的埋設(shè)，長護(hù)筒埋深需超過塌孔深度，將樁基塌孔部位全部用鋼護(hù)筒作為護(hù)壁，防止塌孔;埋設(shè)護(hù)筒時(shí)護(hù)筒頂面需高出原地面30cm～50cm，以免在樁基施工過程中，孔口渣土掉入孔內(nèi)影響樁基質(zhì)量;護(hù)筒放置好后對護(hù)筒周圍進(jìn)行回填并夯實(shí)，再重新開鉆。在樁基混凝土初凝后及時(shí)將護(hù)筒拔出以便重復(fù)利用，避免資源浪費(fèi)。在拔護(hù)筒的過程中一定要注意不要破壞樁身混凝土，保證樁基質(zhì)量。

③低標(biāo)號混凝土回填，該處理措施適用于干孔灌注且塌孔部位較深且的樁基。具體處理措施為：先鉆穿塌孔處直至巖層，對塌孔部位進(jìn)行擴(kuò)孔，待塌孔部位不持續(xù)出現(xiàn)大面積塌孔時(shí)將塌孔渣土清出孔內(nèi)后采用低標(biāo)號混凝土（一般采用C15混凝土）回填至塌孔頂以上1.0m的位置，待混凝土初凝后重新開鉆，此時(shí)塌孔處的孔壁就形成混凝土護(hù)壁防止塌孔。

④沖擊鉆沖擊成孔，該處理措施適用于塌孔十分嚴(yán)重旋挖鉆機(jī)無法成孔的樁基。具體處理措施為：用片石或性狀好的砂巖填滿至塌孔位置以上1m～2m，穩(wěn)定兩周后，采用手控沖擊鉆機(jī)反復(fù)沖擊孔樁。在沖擊過程中，孔壁不斷受到擠壓而達(dá)到密實(shí)，使孔樁不再塌孔。

4.2? 可行性與經(jīng)濟(jì)性比選

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況與上述處理方案，從可行性分析，川南城際鐵路橋梁樁基大部分采用旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，進(jìn)場設(shè)備無沖擊鉆，且沿線周邊無巖石和砂巖，從機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備、施工周期與施工材料等因素考慮，沖擊鉆沖擊成孔處理方案可行性不高，不適用于下元雙線特大橋樁基塌孔處理。

從經(jīng)濟(jì)性分析，采用低標(biāo)號混凝土回填既要浪費(fèi)混凝土，又要二次開鉆，所需成本最高。泥漿護(hù)壁需開挖泥漿池造漿，且剩余泥漿需外運(yùn)處理，成本次之。由于下元村雙線特大橋塌孔樁基基本位于地面以下0m～6m范圍內(nèi)，現(xiàn)場所配備的護(hù)筒足以滿足埋設(shè)長護(hù)筒的條件，且長護(hù)筒可以重復(fù)利用，減少材料的浪費(fèi)，施工完成后通過二次經(jīng)營增加了一部分施工措施費(fèi)用，從而使經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大，因此埋設(shè)長護(hù)筒方案最經(jīng)濟(jì)可行。最終下元村雙線特大橋塌孔樁基全部采用埋設(shè)長護(hù)筒的方案進(jìn)行處理。

5? 處理效果

通過埋設(shè)長護(hù)筒，將塌孔部位用鋼護(hù)筒護(hù)住，在旋挖機(jī)鉆進(jìn)的過程中降低鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度與鉆斗的提升速度，防止因鉆進(jìn)過快或鉆斗升降速度過快而擾動(dòng)周圍土引起孔壁坍塌，同時(shí)也要注意及時(shí)用裝載機(jī)清走孔口的渣土，避免因孔口周圍渣土積累過多擠偏護(hù)筒和壓塌井壁。旋挖鉆鉆進(jìn)成孔后及時(shí)灌注成孔，待混凝土初凝后將樁周圍的土挖掉拔出護(hù)筒以便護(hù)筒重復(fù)利用，這樣既不影響施工進(jìn)度又保證了樁基的施工質(zhì)量。最終下元村雙線特大橋1#-6#墩樁基按計(jì)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)順利完成施工任務(wù)，且樁基第三方檢測全部為I類樁。

6? 結(jié)束語

在不良地質(zhì)條件下，樁基施工的塌孔現(xiàn)象較為普遍，往往延長了工期，增加了工程造價(jià)，制約了工程的順利進(jìn)行。而造成塌孔的原因有很多種，塌孔處理方案要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行選擇，既要考慮施工進(jìn)度又要節(jié)約工程成本，對癥下藥采取最合適的塌孔處理方案，確保樁基施工的順利進(jìn)行。

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