水库钻孔桩漏浆问题的原因分析及防范措施

水库钻孔桩漏浆问题的原因分析及防范措施摘要：分析水库钻孔桩漏浆的原因，提出处理方案及防范措施

关键词：水库钻孔桩、漏浆、处理方案、防范措施

1 引言

桂坑水库大桥和铁坑水库特大桥分别横穿桂坑水库与铁坑水库。其中铁坑水库特大桥为该条客运专线全线水中桥水位最深的一座，并且是该线控制性工程。轻微的漏浆将导致泥浆比重下降，严重的漏浆会夹带泥砂颗粒，导致护筒脚处土体结构破坏，最终导致塌孔，这样严重的影响成桩的质量与工程的进度，而且造成成本加大。更重要的是桂坑、铁坑水库为饮用水，水质要求高，如果大量的漏浆将严重污染水库水质。本文主要针对施工中漏浆情况的处理，并分析其形成原因，从而提出防范措施，有效解决漏浆问题。

2 原因分析

漏浆是钻孔施工中常见的事故，理论上称为管涌，指的是泥浆因施工泥浆压力自护筒脚向外泄漏。轻微的漏浆将导致泥浆比重下降，严重的漏浆会夹带泥砂颗粒，导致护筒脚处土体结构破坏，最终导致塌孔。而护筒脚是最薄弱的地方,它位于护筒与泥层接触处,所以在钻孔过程中易发生漏浆、塌孔。

经过对钻孔桩产生漏浆时的泥浆指标的测定与河床面标高、水位标高和泥浆标高的测量，以及综合分析了漏浆孔的施工情况，主要有以下几方面的原因。2.1 护筒埋置深度不够

护筒振动下沉深度太小，往往会导致护筒脚漏浆。原则上护筒要下沉至稳定的不透水层粘性土内1.5~2米，且不应小于钻孔时所必须的水头高度。当粘土层厚度较小，振动下沉较早遇到强风化粉砂层，造成护筒埋深不够，当钻头冲孔时，震动护筒，造成护筒脚土体松动从而发生护筒漏浆。再加上水库的水虽然没有象海水有潮汐，但是水体始终是处于流动状态中，流动的水体对护筒周围的土体进行冲刷，导致埋深深度下降，从而加大了护筒漏浆的几率。

2.2 泥浆的制备与循环不合理

泥浆是钻孔施工的一个决定因素。在正循环钻孔施工中，泥浆容重宜大于1.3g/cm3，这样有利于泥浆悬浮钻渣的作用。而护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤

其是对本工程深孔，土层为强风化粉砂层，造浆性能差，泥浆控制显得尤为重要。在之前的漏浆孔中均未对泥浆指标进行有效控制。泥浆的循环，由于受到场地的限制，没有足够大的沉淀池让石渣沉淀，桩机处于做无用功，增长了成孔的时间和成本，而且震动加剧造成漏浆。

2.3 钻孔时操作不当

在开始钻孔的时候，有部分桩机操作员操作不当提锤过高，震动较大，且落锤摆动幅度较大，造成护筒脚原始土体破坏，从而漏浆，而且漏浆处桩径加大，成本投入加大。

3 处理方案及防范措施

针对以上漏浆原因的分析后，我们查阅了大量的相关资料并结合现场实际情况采取了以下几点措施进行了有效处理与防范。

3.1 实施一：针对护筒埋深不够

1、护筒最小埋置深度计算公式如下：

L=[(h+H)γ0 -Hγw ]/( γ d –γ0 ) ——式1 式中：L——护筒埋置深度；

H——水面到河床底深度，桂坑6#墩取H=2.75米；

h——护筒内外水头差，取2米（水头高度与泥浆质量、水文地质条件、护筒下落深度等因素有关，须对现场条件综合考虑后决定，一般桩基开始施工可取2米以上水头，一但发生漏浆，再降低水头至合理位置。之所以开始去取较大水头，是为了避免没有先兆的塌孔事故发生。）

γ0 ——护筒内泥浆比重，13kN/m3 ;

γw ——水的比重，10kN/m3 ;

γ d ——护筒外河床土层饱和容重，kN/m3 ;

γd =（Δ+e）/(1+e)*γ——式2 式中：Δ——土层相对密度，取平均值2.07kN/ m3 ;

e——饱和土的孔隙比，覆盖层中大部分为细砂和粉细砂，取0.8。

经由以上公式算得桂坑6#墩护筒最小埋置深度L=4.6米。

检查桂坑6#墩所有的桩位的钢护筒的埋置深度，对埋置深度小于4.6米的

钢护筒采取二次下沉的方法，具体的方法为：先振动护筒下沉至无法继续下沉，然后桩机就位冲孔，冲至最小埋深4.6米处，再次振动下沉护筒。若仍无法到位，可再次冲孔、下沉直到最小埋深符合要求。

2、对于桂坑2#墩的护筒脚粘土厚度较小的情况，可采取在护筒外部周围垒筑沙包，减少水流对护筒脚的冲刷，确保护筒的最小埋置深度。另外在护筒与护筒之间、护筒与钢管桩之间加焊剪刀支撑，避免护筒外的水流冲刷与冲孔过程中造成护筒晃动而引发护筒周边强风化粉砂层液化漏浆。

3.2 实施二：针对泥浆指标与循环不合理

泥浆是钻孔施工的一个决定因素，泥浆的质量直接影响到成桩的质量与速度。

1、泥浆的制备：护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对本工程的深孔、土层为强风化粉砂层，造浆性能差的情况，泥浆控制就显得尤为重要。故钻孔造浆宜选用膨润土，添加剂选用纯碱(NaCO)，以提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率。施工过程严格按专用技术规范控制泥浆的各项指标，确保泥浆质量。根据本工程的地质情况，泥浆指标按泥浆配比表进行控制。钻孔施工前应测试钢护筒内的泥浆指标满足施工要求后方可钻孔施工。

泥浆配比表表1

2、泥浆循环：泥浆由泥浆池通过泥浆泵、皮管被泵至孔底，然后由孔口经泥浆沟流回泥浆池，如此反复形成泥浆循环。由于在水库施工泥浆池无处可设，只能采用2个钢护筒作为泥浆沉淀池，他们相互连通且分别作为沉淀池、储浆池和循环池。但是由于孔内风化粉砂层较厚，产生石渣较多，护筒内空间不够让石渣沉淀。因此采用泥浆过滤器。泥浆过滤器能够使直径0.5mm以上的土粒筛分到

储渣筒内，处理后的泥浆通过皮管流回钻孔孔内，钻渣转运至弃渣场。

3.3 实施三：针对钻孔操作不当

由项目技术人员对桩基班组人员进行详细的有针对性的技术交底。当钻头穿越护筒前后，采取慢速钻进，降低提锤高度，保证泥浆护壁效果，避免振动过大，引发砂层液化漏浆。优化钻孔桩施工工艺，成孔过程根据不同的地层采用不同的钻进速度，当遇到强风化粉砂层时应放慢进尺速度，确保有足够的泥浆护壁，防止砂层液化漏浆。当进入弱风化层时就可以加快进尺速度，由于弱风化层强度足够支撑孔位而不致塌孔。而减小泥浆护壁厚度可加大桩基摩擦力进而增强桩基的承载力。最后成孔后应快速灌注，防止冲好的孔塌孔。

4 处理效果

4.1 护筒埋深不够的处理成果

A、当冲桩至一半出现漏浆，采用冲孔后进行二次下沉。此方法加深了护筒的埋深，从而加大了水头高度。这样不至于因为水头不够而产生漏浆。而且护筒埋深了，不管是外界水流的冲刷还是护筒内泥浆的扰动都不会有大的影响。所以此方法可以采用，并加以改进，指导以后的施工。

B、桂坑2#承台采用护筒间架设剪刀撑，并在护筒外围垒筑沙包的方法有效的减少了护筒因冲孔而产生的震动和外界水流对护筒脚的冲刷。桂坑2#承台共12根桩基，通过加深护筒埋深后只有1根桩基出现了漏浆，有效的避免了大部分的护筒漏浆。

4.2 泥浆制备与循环的成效

A、对于不同的地层，通过控制泥浆的配置，确实能够降低漏浆的几率，而且能够有效、快速的将石渣带出桩基，加快了成桩的速度。

B、对于泥浆的循环采用泥浆过滤器，有效的分离出石渣，避免了石渣的二次锤击，从而造成成孔速度缓慢，而且可以避免不必要的漏浆。

4.3 采用优化的钻孔操作技术

A、在钻机开始钻孔时，通过调整钻机操作方法，钻孔达到护筒脚处采取低提锤短进尺，有效的减少了护筒内脚的破坏，有效的控制了漏浆的人为因素。

B、在成孔后，在二次清空进行调低泥浆比重的时候，及时进行混凝土灌注，确保泥浆护壁能有效的支撑整体孔壁，有效防止踏孔现象，导致护筒脚漏浆。