桥梁施工钻孔灌注桩坍孔的预防与处理

郭孝坤

摘 要：文章主要分析了桥梁施工钻孔灌注桩坍孔的原因，明确其带来的危害性，继而提出几点预防与处理的建议，旨在保证桥梁钻孔桩施工的顺利进行，以供广大同行借鉴与参考。

关键词：桥梁施工；钻孔灌注桩；坍孔；预防；处理

中图分类号：U443.15 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0158-01

我国桥梁施工应用钻孔灌注桩技术始于20世纪50年代初期，钻孔灌注桩的稳定性较强，安全可靠，目前已得到了广泛的应用。桥梁钻孔桩施工多在河道内进行，筑岛稳定性容易受到河水冲刷以及强大水压的影响，再加上工作面有限，并且地下水位较高，施工难度相对较大，容易发生坍孔的问题。因此，明确桥梁施工钻孔灌注桩坍孔的原因，采取有效的预防措施极为必要。

1 桥梁施工钻孔灌注桩坍孔的原因分析

在桥梁施工的过程中，钻孔灌注桩出现坍孔的原因主要有以下几个方面：

①在钻进的过程当中，碰到了通透性高的土质，例如卵石层、砂砾层等，导致孔内泥浆快速散失，继而使得水头下降，引发坍孔。

②泥浆的质量存在问题，粘度和比重等主要性能不符合要求，难以筑成相对牢固的泥皮护壁，继而造成坍孔。

③护筒的埋设深度过浅，下部孔口出现严重的漏水问题，在长时间的浸泡下变软，遇到来自外界的强大冲击力而导致坍孔。

④钻孔的速度过快也会导致出现坍孔的现象，尤其是在土质松软的地方，钻孔的速度过快导致孔壁因振动塌陷，继而诱发坍孔。

⑤在进行清孔的过程当中，未采取循序渐进降低泥浆比重的方式，孔内泥浆的粘稠度急剧下降，另外，清理后停歇的时间比较长也会引发坍孔。

⑥钢筋骨架的下放操作不当，在下放的过程当中，钢筋骨架碰撞孔壁，造成坍孔。

2 桥梁施工钻孔灌注桩坍孔的预防

预防桥梁施工钻孔灌注桩坍孔，关键在于内因与外因两个方面。其中内因指筑岛、护筒埋设、护壁泥浆等方面，而外因则指机具选用、钻孔方法、清孔与钢筋笼下放等方面。

2.1 内因分析

2.1.1 筑 岛

筑岛是河道内桥梁钻孔桩施工首先要面对的问题之一，要求筑岛的工作面满足施工要求。保证筑岛的高度要保证护筒内水头高度要求，以水头高度对孔壁施加侧压力，可起到预防坍孔的作用。河道内桥梁施工的水位比孔顶高，导致孔内水压与孔外水压的差值较小，孔壁容易受到地下水的压迫而出现坍孔。有鉴于此，桥梁施工的筑岛必须要符合规范，以便抬高水头。另外还要满足施工车辆通行与设备放置，与钻孔位置保持足够的距离，避免因震动而引发坍孔。一般筑岛的高度要求比最高施工水位高出0.6 m左右，不可为了减少土方量而随意降低筑岛高度。

2.1.2 护筒埋设

在埋设护筒的过程当中，需要注意三点问题：①护筒本身的质量；②护筒底端的埋设深度；③护筒顶端的高度。

针对桥梁施工而言，埋设护筒的主要作用在于引导钻头与固定桩位两个方面，维持孔内的水位高于施工水位，继而形成由孔内指向孔壁的静水压，以预防孔壁坍塌。如果施工采用的是反循环钻孔方法，所埋设的护筒顶部至少应高于施工水位2.0 m，而如果采用的是正循环钻孔方法，则应当高于施工水位1.2 m。

在计算护筒高度时需要注意护筒是否设有缺口，如果设有缺口，护筒高度应当从缺口的底端开始计算。如果施工现场的土质不理想，出现坍孔的概率会更高，此时需要再将水头提高0.8 m左右。常见的护筒埋设主要有四种，分别是深水平台式、填筑式、挖埋式、围堰筑岛式。当采用围堰筑岛方法进行护筒埋设；如果河床为软土构造，应当及时以优质土将其置换，护筒的埋设深度应当>3.0 m，要求护筒的底端直接沉入河床土层。

2.1.3 護壁泥浆

在进行泥浆配制的过程当中，需要严格控制泥浆的粘度与比重。在桥梁钻孔灌注桩施工当中，泥浆可起到浮悬钻渣、护壁和润滑钻头的作用，再加上泥浆的密度大于水的密度，所以在护筒内水头高度相等的前提下，泥浆的静水压力大于水。在静水压力的影响下，泥浆可在孔壁形成泥皮，起到阻隔孔外渗流的作用，避免出现孔壁坍塌的问题。在施工现场地质不理想（即属于易坍土层）的情况下，尽可能采用比重大和粘度大的泥浆。采用红粘土或优质膨润土作为泥浆配置的主要原材料，提高泥浆的粘度。所修筑的泥浆池要求具备良好的闭水性，避免对泥浆的比重性造成不利的影响，严禁采用沙袋围堰的方法构造泥浆池。

2.2 外因分析

2.2.1 机具选用

鉴于桥梁钻孔灌注桩施工的工作面非常有限，再加上钻孔的稳定性能较差，在满足使用性能的情况下，施工机具的选用应当以小型设备为主，以期降低压力与振动频率，避免对钻孔施工造成影响，导致坍孔问题的发生。

2.2.2 钻孔方法

建议以正循环钻孔方法为主，尽量不采用反循环钻孔方法，正循环钻孔方法对孔壁的保护作用比反循环钻孔方法更强，前者的泥浆由钻杆内压入，继而由钻杆外壁上升到孔口位置，形成流动分力，可确保孔壁稳定。后者的泥浆由孔口自行流至孔底，通过钻杆中心将其吸上，而泥浆在下流的过程当中对孔壁形成冲刷作用，导致坍孔。

2.2.3 清孔与钢筋笼下放

常见的清孔方法有四种，分别是喷射清孔法、掏渣清孔法、抽浆清孔法、换浆清孔法。无论采取哪一种方法，在清孔的过程当中，孔内水头都是需要重点把握的问题。一般情况下，建议采用换浆清孔法，鉴于孔内为泥浆护壁，采取换浆清孔法不易造成坍孔。在下放钢筋笼的过程当中，需要遵循“稳”与“慢”两项准则，缓慢下放，保持稳定，避免晃动而对孔壁造成强烈的冲击，造成坍孔。此外，钢筋笼下放完毕之后，严禁直接支承搭设在护筒之上，避免对护筒形成压迫作用，破坏护筒的稳定性。

3 发生坍孔后的处理措施

3.1 钻孔时坍孔

判断坍孔的具体位置，如果出现护筒下陷或是歪斜的问题，且其周围伴有大量的裂缝，可认定为钻孔浅部坍塌，此时需要采用粘土进行回填施工，随后再继续进行钻孔作业。如果坍孔的位置比较深，回填到坍孔的位置即可，同时适当提高水头，重新调整泥浆的比重，随后可继续钻进。如果坍孔情况非常严重，应当在坍孔现象发生后的第一时间采用粘土进行回填，暂停钻进，静置稳定一段时间，且明确具体的坍孔原因后再重钻。

3.2 灌注混凝土时坍孔

如果坍孔情况比较轻微，立即暂停灌注，应查明原因，采取相应的措施。如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续坍孔；然后用吸泥机吸出坍人孔中的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注，灌注时间间隔应当<2 h。

如坍孔仍不停止或坍塌部位较深且严重，宜将导管拔出，尽可能地将钢筋笼拔出，再尽快以黏土掺砂砾回填，力求保住孔位地层少受扰动，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。

4 结 语

总而言之，在桥梁钻孔灌注桩施工的过程中，坍孔是比较常见的问题，在每个施工环节均有可能出现，不利于桥梁施工的正常进行。鉴于此，需要在明确桥梁施工钻孔灌注桩坍孔原因的基础上，采取具有针对性的预防措施，防患于未然，以期从根本上杜绝或减少坍孔现象的发生。

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