典型喀斯特复杂地质条件下冲孔灌注桩施工技术研究

唐国顺，周海军，谢 威，唐颂徽，陈 曦

（中建五局第三建设有限公司，湖南 长沙410007）

1 工程的工艺原理及技术路线

1.1 工艺原理

冲孔灌注桩是冲击钻成孔，然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成，主要用于岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升到一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点。

1.2 桩基施工难点分析

（1）淤泥质土为高压缩软土层，厚度较厚。在桩基的施工过程中容易发生塌陷孔和缩颈等质量缺陷。

（2）地下水的承压水位较高，对孔壁有冲刷作用，对泥浆有一定的稀释作用。在碎石层的建造过程中，容易发生孔壁塌陷。

（3）碎石层和强风化花岗岩层中存在中风化的残留物。中风化残渣厚度为0.40～3.80m，埋深为8.5～26.90m，岩石质地坚硬，形状不规则，岩石表面具有一定的倾斜度，岩石质量与持力层保持一致，这会干扰入岩的工作。

1.3 工艺流程（见图1）

场地平整→桩位放线→开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→成孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→第一次清孔→质量验收→下钢筋笼和钢导管→第二次清孔→浇筑水下混凝土→成桩

1.4 操作要点

1.4.1 钢护筒埋设

图1 工艺流程

埋设钢护筒，并测放钢护筒顶面高程；钢护筒高出地面30cm，钢护筒下沉时要核对桩轴线，保持与钢护筒中心一致，偏位不超过2cm。钢护筒周边用粘土回填夯实，然后挖一条排浆沟槽，使护筒口与沉淀池相连。

1.4.2 泥浆池布置

根据场地条件和施工需求，合理布置泥浆池，每日及时对泥浆池内沉渣进行清理，掏出池外集中堆码，待晾干之后运出场外。

1.4.3 成孔

（1）开孔时应低锤密击，表土为淤泥等软弱土层时，可加黏土块夹小石片反复冲击造壁。

综上笔者对中国传统木结构施工工艺进行了分析研究，木结构施工作为建筑施工的主要内容之一，具有较长的发展历史，其抗震能力较高，因此被广泛运用到房屋建设施工当中。为了使木结构施工更好地推行，施工企业还应更多努力，对施工人员加强培训管理，确保其专业水平的提升、，对建筑施工安全加以重视树立安全施工意识，将先进施工及设备运用到建筑施工中去，通过相关对策降低施工安全风险的发生，为我国建筑事业的发展奠定基础。

（2）在护筒刃脚以下2m以内成孔时，采用小冲程1m左右，提高泥浆相对密度，软弱层可加黏土块夹小石片。

（3）软弱土层或塌孔回填重钻时，采用小冲程1m左右、加黏土块夹小石片反复冲击，泥浆相对密度1.3～1.5。

（4）遇到孤石或裂隙时，可采用回填毛石后高低冲程交替冲击，将毛石击碎挤入孔壁。

（5）冲击成孔过程中也要进行沉渣的清理，在施工过程中沉渣清理的次数不能少于3次，清理方法为反循环孔底吸泥浆法。

1.4.4 清孔

清孔方式选择：采用泥浆正循环清孔。采用正循环清孔，具有施工简便，护壁稳定等优点。清孔次数：第一次清孔：钻进达到设计深度后，先将钻头提离孔底约50cm，进行换浆清孔，回流泥浆比重控制在1.20左右。第二次清孔：在下入钢筋笼、灌注导管后，灌注混凝土前换泥浆，进行第二次清孔，确保沉渣厚度满足设计要求。

1.4.5 水下混凝土浇筑

清孔完毕，吊装钢筋笼时，为避免浮笼现象，将其中4根钢筋笼主筋与钢护筒焊接牢固。施工时钢筋笼分段入孔，接头采用搭接焊。混凝土导管直径为300mm，导管使用前先根据桩深计算出导管的节数，导管架设在角钢搭设的井字架上，导管采用法兰盘连接，导管下口悬空高度控制在500mm以内，灌注混凝土时，为确保导管底节埋入，首批混凝土在800mm以上，连续灌入，灌注中埋管深度保持在1m以上，混凝土灌注面应该控制在设计顶标高以上0.8～1.2m，以便清除浮浆。

2 常见质量问题预防及处理方法

2.1 孔壁塌陷

孔壁塌陷在施工过程中很常见。坍塌的主要原因是恶劣的地质条件和松散的土壤，泥浆浓度无法根据土壤状况及时调整，没有起到护壁作用。钻孔速度过快，空钻时间过长，成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍塌。现场填充区域包含地下水，该层的局部包含适度风化的粉砂岩块和松散的土壤。诸如控制钻机的钻速和增加泥浆浓度等措施可防止孔壁塌陷。现场若出现塌孔现象，应停钻同时根据现场具体情况及结合地质勘察报告，迅速查明原因并做出处理措施，避免事故进一步发展。孔桩在钻进中出现塌孔时，首先应保持孔内水位，并加大泥浆相对浓度，减少泥浆泵排出量，以稳定孔壁；探明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到塌孔位置以上1～2m，待回填物沉寂密实，孔壁稳定后再进行钻孔；若塌孔严重，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后，采用低速重新钻进；成孔后应及时灌注混凝土，钢筋笼下放时应保持垂直，不触碰孔壁。

2.2 钻孔倾斜

造成钻孔倾斜的主要原因有：遇上孤石；施工场地平整度和密实度差，冲机钻机安装不平整或冲进过程发生不均匀沉降；冲进中遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，冲击岩层时岩层受力不均，造成偏孔。在施工过程若发现钻孔倾斜应停止钻进，查明造成斜孔的原因并及时处理纠正。若是钻机安装不平整或不均匀沉降造成斜孔，对钻机重新就位，进行水平及垂直方向的复核校正，然后再提动钻头进行扫孔纠正。遇倾斜岩面时采用低冲程，加快冲击频率，进入岩层后采用高冲程钻进；进入软硬土层可采取低锤密击，保持孔底平整。在钻进过程若发现再次孔斜，应回填粘土和砂等混合物进行重新进行钻孔。

2.3 钻头脱落

钻头脱落的原因是钢丝绳在转向装置关联处被磨断，绳卡松脱，钻头与转向装置的联结处脱开。打捞钻头的方式主要是用打捞活套打捞、打捞钩打捞等。在冲孔桩施工过程项目部管理人员每天均对钻机进行检查，特别是易损坏部位和机构。时刻注意钢丝绳磨损情况，防止钻头脱落。

2.4 钻头被卡

钻头被卡的主要原因是钻孔不圆，钻头被孔的狭窄部位卡住；钻头在孔内遇到大的探头石落在钻头与孔壁之间；钻头未及时补焊，钻孔直径逐渐变小，钻头冲击过程被卡；放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁。在冲孔桩施工过程应根据钻进情况把握放绳速度，避免因放绳太多造成钻头被卡；应制定相应的预防和处理措施。如：经常性检查孔径的均匀性、防止钻孔不圆；对钻头磨损情况进行日常检查，磨损严重、不符合施工要求时应进行补焊以满足施工质量要求；结合地质报告，对孤石的位置进行预估，对钻进速度进行控制，防止孤石对钻孔质量的影响。若为桩孔不圆钻头被卡，采取钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头；若为被石块卡住，应使钻头上下活动，让石块落下及时修补钻头，石块较大的情况可考虑用小钻头击碎石块或水下爆破。孔径变小钻头被卡时可用钻头反复冲刮孔壁以增大孔径，利用打捞钩助提。

3 结语

该工程在冲孔桩施工中，严格按照冲孔灌注桩施工方案及相关规范要求施工，对常见的质量问题制定预防措施，对上述出现的问题及时进行处理。在施工中应从以下几个方面对冲孔灌注桩质量进行控制、预防。

（1）施工前应准备充分。根据图纸及地质勘察报告等编制专项施工方案，应对工人进行技术交底。

（2）在灌注桩施工中应严格控制施工过程中的每一个环节，从冲孔桩施工再到成孔灌注混凝土，每道施工工序均应严格把关。

（3）若在施工过程出现质量事故，应先分析事故原因，采取合理的技术措施，及时进行补救。经过补救或补强的桩应进行检验合格后方可使用，对于不能满足要求的桩，应与设计联系，共同研究采取补桩或其他措施，灌注桩承载力必须满足设计要求。