岩溶地区钻孔灌注桩施工及常见问题处理

李　飞　（安徽水利开发股份有限公司，安徽　蚌埠　233000）

岩溶地区钻孔灌注桩施工及常见问题处理

李飞（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠233000）

钻孔灌注桩广泛应用于高层建筑、桥梁、地下建筑等工程中，某道路主线共有大小桥梁17座，桥梁里程长，地形复杂，其基础绝大部分采用钻孔桩。文章结合该段施工实际，介绍钻孔灌桩施工中的技术问题及处理措施，为类似工程减少和消除钻孔灌注桩施工中的质量问题，提供依据和经验借鉴。

钻孔灌注桩；施工技术；处理措施

0　引述

某道路主线共有大小桥梁17座，桥梁里程长，地形复杂，其基础绝大部分采用冲击钻孔机钻进、泥浆护壁成孔，对于岩溶发育地区，采用了先期注浆预处理，回填片石、红土、混凝土进行二次冲孔等，本文对一般情况的钻孔灌桩施工中的技术问题及处理措施进行详细介绍。

1　钻孔桩施工工艺流程（图1）

图1　钻孔桩的施工工艺流程图

2　施工流程及质量控制要点

2.1准备工作

施工前先对桥址处的场地进行平整，并根据地表、地质情况进行处理，防止钻孔过程中钻机失稳，发生安全事故，影响工程质量。

2.1.1钻孔桩中心定位放线

根据导线控制点坐标和经复核计算无误的各钻孔桩中心坐标，反算出待测桩位至测站控制点的坐标，然后用全站仪确定桩位的中心位置，用竹片桩标记。

2.1.2埋设护筒

护筒采用钢护筒，用4～8mm钢板卷制，采用直径1.4m。护筒顶高出施工水位或地下水位2.0m以上。护筒埋设的深度，根据钻探地质情况及溶洞发育情况、溶洞距地面距离等条件综合考虑，溶洞距地面较深、溶洞较小时，可埋设1.5m～2m护筒，较浅较大时，应适当加长护筒至4m～6m。钻孔桩施工前根据设计中线放出每一根钻孔桩中心位置，按桩中心位置埋设钢护筒，护筒外侧用粘土填实。埋设护筒时，要注意保证护筒的垂直度，中心位置允许偏差5cm以内。并对护筒顶进行标高测量，根据图纸确定桩底相对于护筒顶的深度。

2.1.3制备泥浆

在离钻孔桩位不远处设一泥浆制备池制备泥浆，泥浆选用粘土拌合而成，用泥浆泵及进浆管送入钻孔内，钻孔桩施工前要准备足够的粘土制备泥浆以供使用，泥浆比重为1.15～1.25，粘度为16～22S，PH值为8～10，含砂率不大于4%，胶体率大于95%。为保证泥浆不污染水源、农田，在泥浆池旁挖一沉淀池，泥浆通过排浆沟排入沉淀池，然后将沉淀池中的钻渣捞出，弃至弃土场，净化泥浆二次利用。

2.1.4钻机就位

护筒埋设好后，按照设计孔桩中心准确就位钻机。就位前，根据地面整平情况将钻机底加固、垫平，并保持稳定，以免钻机沉陷、倾斜。钻头和钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。

2.2钻孔施工

①开钻前在孔内灌注泥浆，开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内泥浆位高出地下水位1.5m～2m，并低于护筒顶面0.3m。

②孔周围不得堆放异物以防掉入孔内造成卡钻，同时要注意检查和更换锤头连接装置以防其老化和冲击受损而掉锤。

③根据设计钻孔地质资料，桩位表层为粘土层，全风化岩层时，冲击时，钻头应采用中、小冲程冲击；强风化及弱风化岩层在钻进时采用中、大冲程冲击。

④钻进时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。因故停钻时，应将钻头提离孔底5m以上。

⑤钻孔施工中严格按规范进行，定时检查记录观测数据，每钻进2m或地层变化处，应在泥浆流槽中捞取钻碴样品，作好保存记录，并与设计地质资料对比核对，如有出入应及时与监理、设计、业主联系以尽快进行变更，钻孔达到设计标高并清孔后，应检查孔径、孔深、孔形、垂直度和孔底地质、孔底沉淀厚度是否满足规范要求，经监理检查合格后，吊放钢筋笼。

2.3终孔

由于岩溶发育的不确定性，给嵌岩桩是否嵌岩的判断带来了难度，所以要根据以下情况进行综合判断：①实际地层是否与勘察资料相符，若不符以施工情况为主，必要时加补地质钻探；终孔前泥浆是否稳定，有无漏浆出现，依此判断有无溶洞；②冲孔进尺快慢如何是否斜孔，一般在溶洞内部或其他软弱层，冲孔进尺较快；③岩样表面是否新鲜，是否有溶蚀面存在，依此判断岩层是否完整。

2.4清孔

钻孔达到设计高程，经检查合格后，应立即进行清孔。浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度应符合设计要求，不得用加大孔深度的方法代替清孔。

2.5钢筋笼

2.5.1钢筋笼制作

钢筋笼在钢筋加工厂加工，分节制作，制作完成后用炮车运至墩位处，钢筋笼的主筋尽量为整根，需要对接时，宜采用搭接焊接头，双面搭接的长度不小于5d。成品钢筋笼保证其顺直、尺寸准确，其直径、主筋间距允许偏差不大于10mm，箍筋间距允许误差不大于20mm。桩身接地钢筋用一根通长钢筋代替。在钢筋上下端及其中间每隔2m在一横截面上设置4个钢筋“耳环”，以保证其保护层的厚度。

2.5.2钢筋笼吊装

钢筋笼用吊车分节吊装进孔位，吊装过程中，对准孔位，尽量竖直轻放、慢放以防碰撞孔壁引起坍塌。吊放到设计位置后，通过钢横梁牢固定位，避免浇注混凝土时钢筋笼上浮和偏位。

2.6下导管

水下混凝土采用导管法浇注，导管采用丝扣连接，要求连接顺直、光滑、密闭。漏斗和储料斗需有足够的容量，即混凝土的初存量，保证首批混凝土灌注后，导管埋入混凝土的深度不小于1.0m。导管下放高度应使导管下端距孔底0.3～04m为宜。

2.7二次清孔

混凝土浇筑前为保证孔底沉淀厚度不大于设计要求，进行二次清孔，注意保持孔内水头，以防坍塌，清孔后泥浆比重小于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20S。

2.8灌注水下混凝土

水下混凝土是室内拌合，罐车运送至现场浇灌，水下混凝土的坍落度采用18～22cm。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度，在混凝土浇注过程中导管下端埋深控制在1～3m范围。导管提升时严格控制导管的埋深和提升速度，严禁将导管拔出砼面以防断桩发生。水下混凝土要连续浇注不得中断，浇注桩顶混凝土的高程要超过设计高程1.0m左右，以便清除浮浆和消除测量误差，保证桩头质量，在灌注水下混凝土前灌注过程中按规定应填写检查证并做好施工记录。

2.9桩质量检测

成桩后，采用小应变动力测试或超声波无损检测仪进行质量检测。必要时，可进行桩的钻孔取芯试验，以确保成桩质量。

3　施工过程中遇到的问题及处理措施

3.1钻机沉陷

现象：岩溶地区的钻孔桩在钻孔过程中，由于出现较大的溶洞，会造成孔位的地面突然下沉，造成钻机沉陷而导致安全事故发生。

措施：为了保证岩溶桩在钻孔过程中钻机的施工安全，在钻机就位前应根据地质情况，如桩下有较大溶洞应采取措施加固钻机底座，一般采用3～6根型钢作横担梁，横担在钻机底座下，并与钻机焊接成整体，加强钻机的稳固性。同时，在钻孔的过程中要不断观察钻机的变化情况，如有突变要及时停止钻进，采取加固措施。

3.2漏浆、塌孔。

现象：由于桩孔中存在较大溶洞、裂隙，而且可能贯通，所以在钻孔过程中会出现泥浆面突然下降，造成泥浆护壁失效而塌孔。

措施：提前了解溶洞位置，在冲孔至离溶洞顶板大概1m时，加大泥浆比重，选用小冲程慢慢进尺穿透溶洞，并要有专人观察孔内泥浆面的变化，发现泥浆面下降时，立即将钻锤提上来补充泥浆（提前备好较高比重的泥浆，一般在1.3～1.5左右），同时将粘土及片石一同投入孔内直至泥浆面稳定不下沉，而后采用小冲程冲击泥石混合物，将泥石混合物挤进溶洞内，同时形成泥石护壁，确保不塌孔。若仍有漏浆的现象，就继续投粘土、片石并掺一定量的水泥，继续采用小冲程冲击，如此反复操作，一直到安全穿过溶洞为止。

另外还可以采用回填混凝土的办法来回填封堵溶洞，效果也较好，但是回填混凝土的成本较高，而且需要有等强的时间（一般在4～7d），这样处理的时间过长，影响施工进度。

对地质更复杂的情况下，还可采用护筒跟进，一般串珠状溶洞可以采用，护筒跟进长度可根据地质的具体情况而确定，不一定要跟进至孔底，这样可加快速度，降低成本。

新店河特大桥上述的几种办法均采用过，最终比选采用投入片石、粘土、水泥混合物的方法较为适用，在进度、质量方面也能保证。

3.3斜岩偏孔

现象：在岩溶发育地区，由于溶洞出现，孔内岩性的风化程度不同，造成软硬不均，经常会出现斜岩面情况而造成偏孔、斜孔。

处理措施：斜岩偏孔的处理措施主要是通过向孔内填入坚硬片石及粘土混合物至斜岩面顶以上1m，然后钻进冲孔，必须注意片石要有足够的强度，这样才能有效的均衡岩石的强度，破碎斜岩。如一次不能将斜孔修正，则要重复上述工序，直至将孔位修正到位。对特别艰难的斜岩则可灌入混凝土封底至斜岩面以上0.5m～1.0m，需等4～7d后重新钻孔，这样处理周期长，成本较高。

3.4埋锤、掉锤及卡锤

现象：由于孔内的斜岩、突出的岩石、较大的串联溶洞，使锤头滑入洞内或被岩石卡住而造成卡锤；由于溶洞发育造成塌孔，将锤埋入孔中；由于锤绳或锤头连接装置长期受损老化没有及时更换以及现场的操作不当，而导致锤头掉入孔中。

措施：①要经常检查锤绳或锤头连接装置的使用情况，发现异常及时更换；②在穿过溶洞时采用小冲程冲孔，而且要保证锤绳处于拉紧状态，不能随意松驰；③在钻孔过程中要随时观察，如果发现漏浆现象要及时处理漏浆，确定方案后在下锤冲孔，以防塌孔埋锤；④孔的周围不能有异物存放，防止掉入孔内卡锤；⑤出现埋锤、掉锤、卡锤现象后，要及时组织处理，并要不断换浆，防止沉淀过厚将锤埋死。

3.5嵌岩深度不足

现象：由于岩溶地质较复杂，在钻孔钻至设计标高后，不是完整的岩层或岩石的承载力不足，不能满足设计最小嵌岩深度。

措施：岩溶地区的钻孔桩施工必须加强过程的钻孔记录，必须详细记录岩性的变化及进尺情况，特别是在设计最小嵌岩深度范围内，更要准确的记录和描述岩性及进尺情况，必须保证钻孔桩最小的嵌岩深度是完整的岩层，而且承载力满足要求。如果不能满足设计要求的，必须会同设计、监理现场查勘现场情况，变更加长桩长。

3.6混凝土面突然下降

现象：由于溶洞的壁薄或冲孔时溶洞没有封堵完全只是止住泥浆不漏，而在灌注混凝土的过程中，压力过大，冲破溶洞导致混凝土面下降而造成断桩。

措施：①冲孔过程中一定要根据实际地质情况，通过反复的投填片石粘土混合物，反复冲打将溶洞封堵完全；②灌注过程中要注意导管的埋深，对岩溶地区的钻孔桩要根据地质情况，考虑适当加大导管的埋置深度，防止混凝土面下降，导管悬空，断桩；③对岩溶特别发育的桩在灌注完毕后，剩余的导管要静置一段时间，防止混凝土面下降过大。

3.7断桩、夹泥

现象：由于混凝土面的下沉、灌注过程中塌孔、导管密封不好导致断桩、夹泥。

处理措施：①对混凝土面造成下沉的断桩的防范措施上面已经陈述，不再详说，如出现断桩只有返工处理或接桩处理；②钻孔桩成孔后要及时进行灌注，不能放置时间过长，以免造成孔壁不稳固；③下钢筋笼及导管时要注意尽量避免碰撞孔壁；④下导管前必须检查导管的密封性，防止漏水或漏浆。

4　结束语

钻孔灌注桩施工要严格按照相关规范作业，积极采取各种预防措施，严格组织施工，积极应对施工过程中出现的各种问题。通过不断的总结和改进施工方案，成桩效果较好，质量稳定可靠，同时也取得了较好的经济效益，可为以后类似工程施工提供经验借鉴。需要指出的是，岩溶地区钻孔桩施工仍是桩基础的施工难点、重点，尚需继续努力钻研，不断总结经验，改进施工工艺。

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TU473.1

B

1007-7359（2016）04-0162-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.064

李飞（1981-），男，安徽肥东人，毕业于中央广播学院，工程师。