某站房钻孔灌注桩施工问题实例及分析

某站房钻孔灌注桩施工问题实例及分析

摘要：以某站房施工为例，对钻孔灌注桩施工中遇到的塌孔、溶洞及漏浆问题进行了原因分析及处理措施的简要总结，为钻孔事故预防与处理提供参考。

关键词：钻孔灌注桩塌孔溶洞漏浆处理

中图分类号: TU473 文献标识码：A 文章编号：

1．引言：

钻孔灌注桩基础是房屋建筑及桥梁下部的常用结构形式，然而塌孔事故及岩溶处理等问题严重影响了钻孔灌注桩的施工进度, 成为基础工程中存在的重要问题。作者根据某铁路站房施工过程中遇到的钻孔灌注桩施工问题，对塌孔、溶洞及漏浆问题进行简要分析总结，以此来引起工程设计人员、监理及施工人员的重视，在设计及施工中予以充分考虑及做好相应的准备工作。

2．背景介绍：

某站房为2层框架结构，场地地层大体分为①全新统人工填土（主要成分为粉质黏土）约10m厚；②粉质粘土约10~33m厚；③下伏白垩系上统弱风化灰质砾岩；局部夹杂粗圆砾土层及中砂层；场地范围内，钻孔遇溶洞率25％，基岩顶板很薄，有发生岩溶塌陷的可能性。地下水位距地表约10m，主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水、岩溶水，无腐蚀性，。

基础采用钻孔灌注桩，桩长约28 m~40m，桩径800 mm，持力层为第③层中弱风化灰质砾岩，入岩深度不小于0.5 m，单桩承载力特征值为2 500 kN。场地共96根工程桩，最深勘探孔为48m。

3. 施工概况：

塌孔

由施工方提供资料：施工过程中，多个根桩均发生塌孔，以其中一根7#桩为例，10月6日下午对7#孔开始施工，当挖至14m深时，开始有微量塌孔现象发生，继续开挖至约22m深时，发现旋挖钻已无法继续深挖，深度一直维持在22m左右，采取泥浆护壁厚仍然效果不佳，且只要稍有静置便发生严重塌孔。静置约一小时后,最终测的孔深度约14m，测后对挖出的土质样本进行分析，土层均为粉质粘土层，含5%~10%细角砾土及砂。

此外，其它亦有多桩孔发生塌孔现象，总体发生塌孔的深度约14~18m。

根据本工程特点，水位仅距地表10m左右，且人工填土及粉质粘土层较厚，

在高水位下施工，分析可知，对于塌孔原因应有以下五点；

1）水位较高时，而钻孔相对较深时，由于施工过程中，空内水位下降，补水不及时，地下水位以下的孔壁土体容易在孔外静水压力的作用下失去平衡，向孔内发生坍塌。

2）钻入较松散土层时，由于操作不当，引起孔内泥浆振荡，对孔壁产生冲刷作用，从而导致塌孔。

3）埋设护筒时，护筒埋设深度不到稳定地层、护筒周边回填土层不密实或护筒埋设不正，在下钻具时对护筒产生冲击使护筒松动，从而使上部水渗透对孔壁产生破坏，引起塌孔。

4）由于某些因素，造成成孔时间或成孔后等待灌注的时间过长，地层土粒受水浸泡膨胀、软化和地层受力后变形量加大,且使孔内泥浆密度上大下小不均匀, 从而导致塌孔。

5）多次的提钻、下钻所造成产生抽吸作用，导致松散地层塌孔。

3.2岩溶

场地范围内钻孔遇洞率25％，岩溶中等~强烈发育；基岩顶板很薄，发生岩溶塌陷的可能性较大，从钻探地勘可以看出，溶洞发育不规则，同时存在填充溶洞，半填充溶洞及非填充溶洞；溶洞深度从1m~12m不等，地质复杂。

3.3漏浆

在施工过程中，有个3~5根桩出现漏浆现象，以1#桩为例,10月14日凌晨对桩进行混凝土浇灌时，浇灌一车（约10方左右）混凝土后，混凝土标高仅上升两米，浇灌第二车混凝土后，混凝土未有明显增多，最后整根桩，共浇筑了近50方混凝土（理论仅需20方），可见本桩发生了严重漏浆问题。

4.处理方案：

4.1 塌孔

塌孔处理应做到预防为主，处理为辅[1,2]；预防性措施针对性有以下五点，可对大部分塌孔问题起到预防作用：

1）清孔时，保持孔内有足够的水头压力，即保证孔内水位至少高于地层水位2m以上，采用泥浆护壁，提高孔内液柱压力。另外采取降水井的方式，对场地范围内水位整体下降，来保证水头压力。

2）制定严格合理的操作规程，避免下钻具时速度过快而引起孔内液体振荡

对孔壁产生的冲刷作用。

3）护筒要埋至稳定的土层，护筒周边回填土必须保证密实，护筒埋设要周正。

4）加快成孔速度，采取有效管理措施缩短清孔及灌注准备时间，清孔时保证足够的补水量，清孔换浆时做到逐步替浆。

5）反循环钻进松散地层或反循环清孔时，在满足携粉所需泵量的前提下，控制泵量，以免冲洗液下流速度过快产生抽吸作用。

塌孔后的处理措施：

1）塌孔不严重时，选用优质粘土或膨润土配置泥浆，可根据土质不同调整泥浆的粘度（泥浆的性能指标一般控制在比重为1.2～1.4；粘度不小于20 s，含砂率≥4%），比重以控制孔内液柱压力，必要时向孔内投人泥膏或黏土块人工造壁。

2）塌孔严重时，向孔内投入粘土进行回填(回填至塌孔位置1m以上)，捣实后，间隔一段时日，重新钻孔以保证成孔完好；对工期紧的项目则可考虑护筒全长跟进法处理。

3）松散地层较浅时，可通过加长孔口护筒长度封隔塌孔地层，则采取护筒全长跟进法处理。

4.2溶洞处理

根据溶洞的发育情况，不同的溶洞应采取不同的处理方案，且为保证对溶洞进行有效的处理，施工设备建议采用冲击钻。

施工时应根据地质钻孔柱状图来判别溶洞地层情况、空洞大小、溶洞填充物情况，继而针对不同的溶洞采取不同方案。本工程对于全填充性溶洞，则对灌注桩遇溶洞处采取穿过溶洞进入洞底弱风化灰质砾岩层，嵌岩深度不小于500mm；对于半填充溶洞及未填充溶洞，高度小于3米时可采用片石、粘土、C15素混凝土等回填法处理措施，对于溶洞高度大于3米时宜采用钢护筒跟进法等处理措施。

4.3 漏浆处理

漏浆问题一直是伴随岩溶处理的衍生问题[3]。对于挖孔时发现有漏浆，一般为击穿溶洞时发生，这时应该准备好大泥浆泵、水泵，制备定量的泥浆，将提前准备好的黏土回填适量于孔内，一般可以阻止或者减小漏浆，此时减小钻机冲程（1m-1.5m冲程），反复冲进，小心将溶洞击穿，此时一般伴随比较大规模漏浆，及时用泥浆泵往孔内加泥浆，同时向孔内抛填黏土和片石（一般按1:1的比