楊希斌

（中鐵八局集團(tuán)第七工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610300）

1 概述

鉆孔灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁；鉆孔灌注樁具有入土深、能入巖、剛度大、承載力高、樁身變形小、適用于各種地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛的應(yīng)用到工程建設(shè)中。隨著鉆孔灌注樁應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)，尤其是砂土地區(qū)鉆孔灌注樁塌孔率居高不下，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量、速度、成本等方面，給施工企業(yè)的進(jìn)度和成本造成了極大損失。因此，運(yùn)用科學(xué)的施工工藝，加強(qiáng)過程控制鉆孔灌注樁塌孔率顯得極為重要。

2 塌孔原因分析

省道S222 漯河新西環(huán)線橋梁工程總計(jì)757 根樁基，項(xiàng)目沿線地層在勘探深度內(nèi)為第四系松散堆積層，分為兩大層，上層為全新統(tǒng)沖積層，巖性主要為粉土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂，下層為上更新統(tǒng)沖積層，巖性主要為粉質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂，分述如下。

2.1 第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）

（1）粉土（Q4al）：黃褐色、灰褐，稍濕，稍密～中密，搖振反應(yīng)強(qiáng)烈，無光澤反應(yīng)，可見銹黃色染斑及植物根系，斷面可見針狀孔隙。

（2）粉質(zhì)黏土（Q4al）：褐黃色、灰褐色，可塑，刀切面稍光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，夾粉土薄層。

（3）粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰黑色、灰褐色，軟塑～可塑，刀切面稍光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，該層為軟弱土。

（4）粉砂：褐黃色，飽和，稍密至中密，下部密實(shí)，成分以石英、長石為主，云母次之，夾粉質(zhì)黏土薄層。

（5）細(xì)砂：褐黃色、灰黃色，飽和，稍密至中密，下部密實(shí)，成份以石英、長石為主，云母次之，夾粉質(zhì)黏土薄層。

（6）粉質(zhì)黏土（Q4al）：黃褐色，可塑～硬塑，刀切面稍光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，夾粉土薄層。

2.2 第四系上更新統(tǒng)沖積層（Q3al）

（1）粉質(zhì)黏土（Q3al）：棕褐色、紅褐色，硬塑，刀切面稍光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部夾密實(shí)粉土。

（2）細(xì)砂（Q3al）：褐黃色，飽和，下部密實(shí)，成份以石英、長石為主，云母次之。

2.3 塌孔的主要因素

工前期經(jīng)過對沙河大橋已經(jīng)完成的30 根樁基進(jìn)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)在鉆孔過程中有4 處出現(xiàn)塌孔情況，清孔過程中2 處發(fā)生塌孔情況，安裝鋼筋籠過程中有2 處出現(xiàn)塌孔情況。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，分析出以下7 條既有因素和潛在因素。

（1）砂質(zhì)土地質(zhì)本身松散，粘聚力小，泥漿護(hù)壁成型慢且成型質(zhì)量不高，施工過程中鉆進(jìn)速度過快，導(dǎo)致孔內(nèi)壓強(qiáng)突變，造成塌孔。

（2）泥漿蒸發(fā)、滲漏導(dǎo)致漿液不足而造成塌孔。

（3）鋼筋籠刮碰導(dǎo)致塌孔。

（4）清孔后未能及時(shí)灌注混凝土，放置時(shí)間過長導(dǎo)致孔道坍塌。

（5）鉆孔附近有大型設(shè)備或車輛振動(dòng)導(dǎo)致孔道坍塌。

（6）鉆進(jìn)時(shí)中途停鉆時(shí)間較長，孔內(nèi)水頭位置偏差，降低了水頭對孔壁的壓力。

（7）泥漿稠度小、護(hù)筒埋置較淺、周圍封堵不密實(shí)、筒底部土層厚度不足等原因造成泥漿水頭高度不足，對孔壁壓力小造成塌孔。

3 塌孔防治

樁基施工無論是在鉆孔過程中，還是在安裝鋼筋籠過程中，甚至在澆筑混凝土過程中都會隨時(shí)發(fā)生塌孔現(xiàn)象，所以每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，均關(guān)系著樁基成孔質(zhì)量，進(jìn)而影響整座橋梁的質(zhì)量，所以無論是哪個(gè)環(huán)節(jié)施工，都應(yīng)該引起施工人員及管理人員的高度重視。

針對塌孔的主要原因及采取的措施分析如下。

3.1 鉆機(jī)鉆進(jìn)速度太快導(dǎo)致樁基孔道坍塌

（1）單獨(dú)針對鉆機(jī)鉆進(jìn)速度進(jìn)行技術(shù)交底，組織現(xiàn)場施工人員、管理人員進(jìn)行培訓(xùn)并考核（如圖1 所示）。施工時(shí)由施工人員現(xiàn)場指導(dǎo)工人進(jìn)行鉆孔作業(yè)，現(xiàn)場計(jì)時(shí)對鉆進(jìn)速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，由交底人員在現(xiàn)場不定時(shí)監(jiān)督檢查，速度太快或太慢都要及時(shí)調(diào)整，保證鉆孔鉆進(jìn)速度按技術(shù)交底執(zhí)行。

圖1 鉆機(jī)鉆進(jìn)速度技術(shù)交底會

（2）砂、砂礫等土層的鉆孔施工，若成孔速度過快，會產(chǎn)生樁徑向擺動(dòng)而發(fā)生孔壁坍塌，為防止塌孔，鉆機(jī)鉆進(jìn)速度不宜過快，但為了保證正常的進(jìn)度需求，鉆進(jìn)速度也不宜過慢。所以根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況及鉆機(jī)性能將鉆機(jī)鉆進(jìn)速度控制在最佳范圍10～15m/h，鉆進(jìn)過程中勻速、穩(wěn)步，保證鉆孔質(zhì)量的同時(shí)保證施工進(jìn)度。在鉆機(jī)開鉆后于出漿口每隔5min 對鉆渣進(jìn)行一次取樣并做好記錄[2]。

（3）在硬黏土質(zhì)中鉆進(jìn)時(shí)，用一檔轉(zhuǎn)速，放松起吊鋼絲繩，自由進(jìn)尺，在高液限黏土、含砂低液限黏土中鉆進(jìn)時(shí)，可用二、三檔轉(zhuǎn)速，自由進(jìn)尺，在砂類土或含少量卵石中鉆進(jìn)時(shí)，宜用一、二檔轉(zhuǎn)速，并控制進(jìn)尺，以免陷沒鉆頭或抽吸鉆渣的速度跟不上鉆進(jìn)速度。

（4）在易塌孔的粉質(zhì)土中鉆進(jìn)時(shí)，宜用低檔慢速鉆進(jìn)，減少鉆錐對粉質(zhì)土的攪動(dòng)，同時(shí)應(yīng)加大泥漿相對密度和提高水頭以加強(qiáng)護(hù)壁。遇地下水豐富季節(jié)應(yīng)提高泥漿濃度檢測頻率，以便及時(shí)掌握泥漿濃度情況，如圖2 所示。

圖2 泥漿濃度檢測

3.2 泥漿蒸發(fā)滲漏造成樁基孔道坍塌

（1）在施工前，組織項(xiàng)目部技術(shù)人員、試驗(yàn)室，對泥漿相對密度、用量進(jìn)行試驗(yàn)和計(jì)算，確定泥漿濃度范圍。

（2）現(xiàn)場設(shè)泥漿池（含回漿用沉淀池及泥漿儲備池）一般為2根樁鉆孔容積的1.5～2.0 倍[5]。泥漿妥善處理，不得隨意排，防止污染環(huán)境[1]。泥漿池采取封閉措施且做好安全防護(hù)，如圖3 所示。

圖3 泥漿池防護(hù)

（3）造漿后應(yīng)試驗(yàn)全部性能指標(biāo)，鉆孔過程中應(yīng)隨時(shí)檢驗(yàn)?zāi)酀{比重和含砂率，并填寫泥漿試驗(yàn)記錄表，并隨時(shí)注意地質(zhì)變化，根據(jù)地質(zhì)情況的變化隨時(shí)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)。保證泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，即相對密度為1.03～1.10，粘度為17～20 Pa·s，含砂率小于2%；膠體率大于98%[5]如圖4 所示。

圖4 相對密度檢測

3.3 安裝鋼筋籠過程中的刮碰，造成樁基孔道坍塌

（1）鋼筋籠安裝時(shí)，現(xiàn)場管理人員全程跟蹤，及時(shí)掌握鋼筋籠安裝動(dòng)態(tài)。

（2）在鋼筋房內(nèi)提前安裝圓形可轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)層墊塊[3]，可防止鋼筋籠對泥漿護(hù)壁的刮碰。現(xiàn)場技術(shù)人員在鋼筋籠安裝過程中加強(qiáng)對鋼筋位置和混凝土墊塊的檢查，若發(fā)現(xiàn)鋼筋籠移位或混凝土墊塊破碎、脫落時(shí)，要立即督促施工人員進(jìn)行位置調(diào)整和增補(bǔ)混凝土墊塊，如圖5 所示。

圖5 鋼筋及混凝土墊款驗(yàn)收

（3）安裝鋼筋籠時(shí)，選擇吊裝技術(shù)嫻熟的吊車司機(jī)，配備專業(yè)的司索工、信號工。大風(fēng)天氣不得進(jìn)行吊裝作業(yè)[4]，吊裝作業(yè)時(shí)非施工人員不得進(jìn)入吊車作業(yè)范圍，如圖6 所示。

圖6 鋼筋籠吊裝

（4）在每一根樁基安裝鋼筋籠之前先安放探籠，嚴(yán)格按照相關(guān)要求控制探籠尺寸，防止因?yàn)闃痘阢@孔過程中孔道傾斜或縮頸等原因造成鋼筋籠安放過程中形成孔道塌孔現(xiàn)象。

3.4 清孔后未能及時(shí)灌注混凝土， 放置時(shí)間過長導(dǎo)致孔道坍塌

（1）鉆孔施工時(shí)之前應(yīng)關(guān)注天氣變化情況，選擇短期無降水的天氣進(jìn)行施工，避免在惡劣天氣下施工，保證樁基成孔后不因天氣原因而耽擱混凝土澆筑時(shí)間導(dǎo)致清孔后不能及時(shí)灌注混凝土而致使孔道坍塌。

（2）在樁基成孔之前應(yīng)做好后續(xù)施工步驟的準(zhǔn)備工作，提前檢查施工道路通行情況及通行能力、混凝土供應(yīng)能力，保證成孔后能及時(shí)澆筑混凝土，不因準(zhǔn)備工作不充分而延后混凝土澆筑時(shí)間，導(dǎo)致孔道放置時(shí)間過久而導(dǎo)致孔道坍塌。

（3）清孔完成并報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收后，同時(shí)通知施工班組到場候場及攪拌站開始發(fā)料。

3.5 鉆孔附近有大型設(shè)備或車輛振動(dòng)

（1）樁孔附近應(yīng)禁止一切非必要大型機(jī)械作業(yè)，避免因機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致孔道坍塌。

（2）樁基施工周圍設(shè)置臨時(shí)護(hù)欄，樁基附近施工便道應(yīng)與樁基保持足夠凈距且樁基鉆孔時(shí)應(yīng)臨時(shí)封禁道路，避免車輛來往擾動(dòng)孔道導(dǎo)致孔道坍塌。澆筑時(shí)禁止罐車直接行駛至樁基旁邊直接卸料，應(yīng)選用泵車或吊車的卸料方式，汽車吊和泵車?？课恢脩?yīng)該與孔道保持一定安全距離。

3.6 停鉆時(shí)間長導(dǎo)致孔道坍塌

（1）孔道鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)保持連續(xù)施工，中途非必要原因不得停止鉆進(jìn)，定期安排專人對鉆機(jī)進(jìn)行設(shè)備檢查及保養(yǎng)，避免因鉆機(jī)自身故障導(dǎo)致鉆進(jìn)停頓，導(dǎo)致孔道坍塌。

（2）樁基成孔時(shí)必須保證孔內(nèi)水頭在孔外水位或地下水位線以上2.0m，確保水頭對孔壁的壓力，若由于汛期或潮汐水位變化較大時(shí)，采取升高護(hù)筒的方式，提高水頭保證水頭壓力相對穩(wěn)定以保證孔道安全。

3.7 護(hù)筒埋置不當(dāng)導(dǎo)致孔道坍塌

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的地質(zhì)勘探資料，對于不同的地質(zhì)情況，選用適宜的泥漿比重、泥漿粘度和不同的鉆進(jìn)速度。如在砂層中，應(yīng)選用較好的造漿材料，提高泥漿稠度及泥漿粘度以加強(qiáng)護(hù)壁，并適當(dāng)降低進(jìn)尺速度。

（2）在陸地上埋置護(hù)筒時(shí)，底部應(yīng)夯填密實(shí)，護(hù)筒周圍也要回填密實(shí)，如圖7 所示。

圖7 護(hù)筒埋設(shè)

（3）水中振動(dòng)沉入護(hù)筒時(shí)，根據(jù)地質(zhì)資料，將護(hù)筒穿過淤泥及透水層，護(hù)筒銜接嚴(yán)密不漏水。

4 塌孔處理

4.1 鉆進(jìn)過程中、清孔過程中塌孔處理

（1）樁基正在鉆進(jìn)過程中造成孔道輕微塌孔現(xiàn)象，應(yīng)該立即增大泥漿比重，提高泥漿水頭，增大水頭壓力。

（2）若塌孔不深時(shí)，此時(shí)應(yīng)改為深埋護(hù)筒，護(hù)筒周圍用素土夯實(shí)，重新開鉆。

（3）在孔道鉆進(jìn)和清孔過程中若發(fā)生嚴(yán)重塌孔，應(yīng)該立即提出鉆頭，防止鉆頭埋在孔道中無法提出。塌孔的樁孔應(yīng)及時(shí)回填粘土等適宜材料，且回填的粘土中應(yīng)避免磚頭、雜草、生活垃圾等其他物質(zhì)，以免造成二次鉆孔時(shí)候堵塞關(guān)口?；靥钔瓿珊髴?yīng)停置7d 以上，一般情況應(yīng)停置15d，待當(dāng)?shù)貙映史€(wěn)定狀態(tài)后才能再度進(jìn)行鉆孔施工。

4.2 安放鋼筋籠時(shí)塌孔處理

由于安裝樁基鋼筋籠時(shí)，吊車司機(jī)的操作失誤、安裝時(shí)起強(qiáng)風(fēng)或安裝人員操作不慎，導(dǎo)致鋼筋籠不垂直、鋼筋籠擺動(dòng)、孔道傾斜、孔道縮頸等都可能造成樁基孔道塌孔現(xiàn)場，塌孔的部位可能發(fā)生在樁基孔道的任何一個(gè)位置。

（1）若塌孔部位發(fā)生在樁孔上部，一般塌孔的方量不大，鋼筋籠被埋深度一般較小，甚至鋼筋籠未被埋住，可以采用人工配合吊車緩慢的將鋼筋籠吊出。若樁基孔深度較淺，可一次性吊出全部鋼筋籠待處理好坍孔后重復(fù)使用。若樁基孔深較深，可采用吊車反復(fù)多次起吊鋼筋籠并截?cái)噤摻罨\，在截?cái)噤摻罨\之前焊接吊環(huán)，多次進(jìn)行吊裝，吊出鋼筋籠后后回填少量粘土，重新進(jìn)行樁基刷孔施工，截?cái)嗟匿摻罨\若保存完好可按規(guī)范連接后再次進(jìn)行利用。

（2）若塌孔部位發(fā)生在中部或下部，此時(shí)塌孔方量較大，若樁基孔深較淺，可嘗試先用一臺吊車將鋼筋籠吊出，若一臺吊車無法正常起吊鋼筋籠，可根據(jù)實(shí)際情況更換一臺大噸位吊車進(jìn)行起吊，或采用兩臺吊車進(jìn)行四角起吊，起吊過程中應(yīng)逐步加力，接近汽車吊安全起吊范圍最大力值時(shí)，應(yīng)持荷幾分鐘，讓粘土和鋼筋籠脫離，然后歸零重新起吊，如此反復(fù)幾次，將鋼筋籠吊出，最后回填適量粘土，重新進(jìn)行樁基刷孔施工。若樁基孔深較深，鋼筋籠過長，采用上述一臺大噸位吊車進(jìn)行起吊，或采用兩臺吊車進(jìn)行四角起吊，將鋼筋籠吊出護(hù)筒頂?shù)囊欢ǜ叨群?，可在鋼筋籠上焊接四個(gè)吊環(huán)，將吊環(huán)上部的鋼筋籠截?cái)?，然后再次進(jìn)行鋼筋籠吊裝作業(yè)，如此反復(fù)幾次吊出孔內(nèi)全部鋼筋籠。截?cái)嗟匿摻罨\若保存完好，按規(guī)范連接后可再次進(jìn)行利用。

4.3 灌注混凝土?xí)r發(fā)生塌孔處理

在樁基灌注混凝土?xí)r發(fā)生塌孔現(xiàn)象，無論混凝土灌注的多與少、灌注時(shí)間長與短，鋼筋籠大概率已經(jīng)無法正常提出。

（1）若塌孔時(shí)灌注的混凝土較多，混凝土澆筑高度已經(jīng)接近護(hù)筒標(biāo)高，且此時(shí)已經(jīng)澆筑的混凝土面高于地下水位時(shí)，在地勢較為平坦具備深挖基坑的條件，應(yīng)該停止混凝土澆筑，并且及時(shí)拔出剩余導(dǎo)管，將孔道內(nèi)多余泥漿抽出后，在孔口周圍做好安全防護(hù)且設(shè)置醒目安全標(biāo)識，已經(jīng)灌注的樁等待樁檢合格后，將樁基挖開做深接樁處理。

（2）若灌注的混凝土較少，塌孔處距離護(hù)筒頂面標(biāo)高較遠(yuǎn)或塌孔處位于地下水位以下時(shí)，此時(shí)應(yīng)該立即停止混凝土澆筑，拔出多余導(dǎo)管，再用片石和黏糊混合回填孔道，用沖擊鉆沖毀鋼筋籠和混凝土。將鋼筋混凝土清除干凈后應(yīng)用片石或砂類土回填，用摻入不小于5%水泥砂漿的粘土回填，待回填穩(wěn)定后重新鉆孔施工。當(dāng)回填后片石的巖面傾斜較大時(shí)，鉆頭易擺動(dòng)，撞擊護(hù)筒或孔壁，造成偏孔或塌孔、卡孔的現(xiàn)象，這時(shí)先選用小沖程進(jìn)行沖擊，待將孔底的浮土、凸出部分鑿平出現(xiàn)平臺后，再加大沖程轉(zhuǎn)入正常沖程。

5 結(jié)語

本文是在參考漯河市新西環(huán)（省道S222 開遂線）新店鎮(zhèn)三趙村至大陳村段新建工程S222SDRJ-1 標(biāo)段鉆孔灌注樁專項(xiàng)施工方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況及多條公路施工經(jīng)驗(yàn)，通過對鉆孔灌注樁的施工工藝、成孔質(zhì)量控制、塌孔質(zhì)量事故預(yù)防、各種情況下塌孔處理方式進(jìn)行了研究，從而得出的結(jié)論。