巖溶地區鉆孔灌注樁施工及常見問題處理

李　飛　（安徽水利開發股份有限公司，安徽　蚌埠　233000）

巖溶地區鉆孔灌注樁施工及常見問題處理

李飛（安徽水利開發股份有限公司，安徽蚌埠233000）

鉆孔灌注樁廣泛應用于高層建筑、橋梁、地下建筑等工程中，某道路主線共有大小橋梁17座，橋梁里程長，地形復雜，其基礎絕大部分采用鉆孔樁。文章結合該段施工實際，介紹鉆孔灌樁施工中的技術問題及處理措施，為類似工程減少和消除鉆孔灌注樁施工中的質量問題，提供依據和經驗借鑒。

鉆孔灌注樁；施工技術；處理措施

0　引述

某道路主線共有大小橋梁17座，橋梁里程長，地形復雜，其基礎絕大部分采用沖擊鉆孔機鉆進、泥漿護壁成孔，對于巖溶發育地區，采用了先期注漿預處理，回填片石、紅土、混凝土進行二次沖孔等，本文對一般情況的鉆孔灌樁施工中的技術問題及處理措施進行詳細介紹。

1　鉆孔樁施工工藝流程（圖1）

圖1　鉆孔樁的施工工藝流程圖

2　施工流程及質量控制要點

2.1準備工作

施工前先對橋址處的場地進行平整，并根據地表、地質情況進行處理，防止鉆孔過程中鉆機失穩，發生安全事故，影響工程質量。

2.1.1鉆孔樁中心定位放線

根據導線控制點坐標和經復核計算無誤的各鉆孔樁中心坐標，反算出待測樁位至測站控制點的坐標，然后用全站儀確定樁位的中心位置，用竹片樁標記。

2.1.2埋設護筒

護筒采用鋼護筒，用4～8mm鋼板卷制，采用直徑1.4m。護筒頂高出施工水位或地下水位2.0m以上。護筒埋設的深度，根據鉆探地質情況及溶洞發育情況、溶洞距地面距離等條件綜合考慮，溶洞距地面較深、溶洞較小時，可埋設1.5m～2m護筒，較淺較大時，應適當加長護筒至4m～6m。鉆孔樁施工前根據設計中線放出每一根鉆孔樁中心位置，按樁中心位置埋設鋼護筒，護筒外側用粘土填實。埋設護筒時，要注意保證護筒的垂直度，中心位置允許偏差5cm以內。并對護筒頂進行標高測量，根據圖紙確定樁底相對于護筒頂的深度。

2.1.3制備泥漿

在離鉆孔樁位不遠處設一泥漿制備池制備泥漿，泥漿選用粘土拌合而成，用泥漿泵及進漿管送入鉆孔內，鉆孔樁施工前要準備足夠的粘土制備泥漿以供使用，泥漿比重為1.15～1.25，粘度為16～22S，PH值為8～10，含砂率不大于4%，膠體率大于95%。為保證泥漿不污染水源、農田，在泥漿池旁挖一沉淀池，泥漿通過排漿溝排入沉淀池，然后將沉淀池中的鉆渣撈出，棄至棄土場，凈化泥漿二次利用。

2.1.4鉆機就位

護筒埋設好后，按照設計孔樁中心準確就位鉆機。就位前，根據地面整平情況將鉆機底加固、墊平，并保持穩定，以免鉆機沉陷、傾斜。鉆頭和鉆桿中心與護筒頂面中心的偏差不得大于5cm。

2.2鉆孔施工

①開鉆前在孔內灌注泥漿，開孔及整個鉆進過程中，應始終保持孔內泥漿位高出地下水位1.5m～2m，并低于護筒頂面0.3m。

②孔周圍不得堆放異物以防掉入孔內造成卡鉆，同時要注意檢查和更換錘頭連接裝置以防其老化和沖擊受損而掉錘。

③根據設計鉆孔地質資料，樁位表層為粘土層，全風化巖層時，沖擊時，鉆頭應采用中、小沖程沖擊；強風化及弱風化巖層在鉆進時采用中、大沖程沖擊。

④鉆進時，起、落鉆頭速度宜均勻，不得過猛或驟然變速。因故停鉆時，應將鉆頭提離孔底5m以上。

⑤鉆孔施工中嚴格按規范進行，定時檢查記錄觀測數據，每鉆進2m或地層變化處，應在泥漿流槽中撈取鉆碴樣品，作好保存記錄，并與設計地質資料對比核對，如有出入應及時與監理、設計、業主聯系以盡快進行變更，鉆孔達到設計標高并清孔后，應檢查孔徑、孔深、孔形、垂直度和孔底地質、孔底沉淀厚度是否滿足規范要求，經監理檢查合格后，吊放鋼筋籠。

2.3終孔

由于巖溶發育的不確定性，給嵌巖樁是否嵌巖的判斷帶來了難度，所以要根據以下情況進行綜合判斷：①實際地層是否與勘察資料相符，若不符以施工情況為主，必要時加補地質鉆探；終孔前泥漿是否穩定，有無漏漿出現，依此判斷有無溶洞；②沖孔進尺快慢如何是否斜孔，一般在溶洞內部或其他軟弱層，沖孔進尺較快；③巖樣表面是否新鮮，是否有溶蝕面存在，依此判斷巖層是否完整。

2.4清孔

鉆孔達到設計高程，經檢查合格后，應立即進行清孔。澆筑水下混凝土前允許沉渣厚度應符合設計要求，不得用加大孔深度的方法代替清孔。

2.5鋼筋籠

2.5.1鋼筋籠制作

鋼筋籠在鋼筋加工廠加工，分節制作，制作完成后用炮車運至墩位處，鋼筋籠的主筋盡量為整根，需要對接時，宜采用搭接焊接頭，雙面搭接的長度不小于5d。成品鋼筋籠保證其順直、尺寸準確，其直徑、主筋間距允許偏差不大于10mm，箍筋間距允許誤差不大于20mm。樁身接地鋼筋用一根通長鋼筋代替。在鋼筋上下端及其中間每隔2m在一橫截面上設置4個鋼筋“耳環”，以保證其保護層的厚度。

2.5.2鋼筋籠吊裝

鋼筋籠用吊車分節吊裝進孔位，吊裝過程中，對準孔位，盡量豎直輕放、慢放以防碰撞孔壁引起坍塌。吊放到設計位置后，通過鋼橫梁牢固定位，避免澆注混凝土時鋼筋籠上浮和偏位。

2.6下導管

水下混凝土采用導管法澆注，導管采用絲扣連接，要求連接順直、光滑、密閉。漏斗和儲料斗需有足夠的容量，即混凝土的初存量，保證首批混凝土灌注后，導管埋入混凝土的深度不小于1.0m。導管下放高度應使導管下端距孔底0.3～04m為宜。

2.7二次清孔

混凝土澆筑前為保證孔底沉淀厚度不大于設計要求，進行二次清孔，注意保持孔內水頭，以防坍塌，清孔后泥漿比重小于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20S。

2.8灌注水下混凝土

水下混凝土是室內拌合，罐車運送至現場澆灌，水下混凝土的坍落度采用18～22cm。為防止鋼筋骨架上浮，當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，應降低混凝土的灌注速度，在混凝土澆注過程中導管下端埋深控制在1～3m范圍。導管提升時嚴格控制導管的埋深和提升速度，嚴禁將導管拔出砼面以防斷樁發生。水下混凝土要連續澆注不得中斷，澆注樁頂混凝土的高程要超過設計高程1.0m左右，以便清除浮漿和消除測量誤差，保證樁頭質量，在灌注水下混凝土前灌注過程中按規定應填寫檢查證并做好施工記錄。

2.9樁質量檢測

成樁后，采用小應變動力測試或超聲波無損檢測儀進行質量檢測。必要時，可進行樁的鉆孔取芯試驗，以確保成樁質量。

3　施工過程中遇到的問題及處理措施

3.1鉆機沉陷

現象：巖溶地區的鉆孔樁在鉆孔過程中，由于出現較大的溶洞，會造成孔位的地面突然下沉，造成鉆機沉陷而導致安全事故發生。

措施：為了保證巖溶樁在鉆孔過程中鉆機的施工安全，在鉆機就位前應根據地質情況，如樁下有較大溶洞應采取措施加固鉆機底座，一般采用3～6根型鋼作橫擔梁，橫擔在鉆機底座下，并與鉆機焊接成整體，加強鉆機的穩固性。同時，在鉆孔的過程中要不斷觀察鉆機的變化情況，如有突變要及時停止鉆進，采取加固措施。

3.2漏漿、塌孔。

現象：由于樁孔中存在較大溶洞、裂隙，而且可能貫通，所以在鉆孔過程中會出現泥漿面突然下降，造成泥漿護壁失效而塌孔。

措施：提前了解溶洞位置，在沖孔至離溶洞頂板大概1m時，加大泥漿比重，選用小沖程慢慢進尺穿透溶洞，并要有專人觀察孔內泥漿面的變化，發現泥漿面下降時，立即將鉆錘提上來補充泥漿（提前備好較高比重的泥漿，一般在1.3～1.5左右），同時將粘土及片石一同投入孔內直至泥漿面穩定不下沉，而后采用小沖程沖擊泥石混合物，將泥石混合物擠進溶洞內，同時形成泥石護壁，確保不塌孔。若仍有漏漿的現象，就繼續投粘土、片石并摻一定量的水泥，繼續采用小沖程沖擊，如此反復操作，一直到安全穿過溶洞為止。

另外還可以采用回填混凝土的辦法來回填封堵溶洞，效果也較好，但是回填混凝土的成本較高，而且需要有等強的時間（一般在4～7d），這樣處理的時間過長，影響施工進度。

對地質更復雜的情況下，還可采用護筒跟進，一般串珠狀溶洞可以采用，護筒跟進長度可根據地質的具體情況而確定，不一定要跟進至孔底，這樣可加快速度，降低成本。

新店河特大橋上述的幾種辦法均采用過，最終比選采用投入片石、粘土、水泥混合物的方法較為適用，在進度、質量方面也能保證。

3.3斜巖偏孔

現象：在巖溶發育地區，由于溶洞出現，孔內巖性的風化程度不同，造成軟硬不均，經常會出現斜巖面情況而造成偏孔、斜孔。

處理措施：斜巖偏孔的處理措施主要是通過向孔內填入堅硬片石及粘土混合物至斜巖面頂以上1m，然后鉆進沖孔，必須注意片石要有足夠的強度，這樣才能有效的均衡巖石的強度，破碎斜巖。如一次不能將斜孔修正，則要重復上述工序，直至將孔位修正到位。對特別艱難的斜巖則可灌入混凝土封底至斜巖面以上0.5m～1.0m，需等4～7d后重新鉆孔，這樣處理周期長，成本較高。

3.4埋錘、掉錘及卡錘

現象：由于孔內的斜巖、突出的巖石、較大的串聯溶洞，使錘頭滑入洞內或被巖石卡住而造成卡錘；由于溶洞發育造成塌孔，將錘埋入孔中；由于錘繩或錘頭連接裝置長期受損老化沒有及時更換以及現場的操作不當，而導致錘頭掉入孔中。

措施：①要經常檢查錘繩或錘頭連接裝置的使用情況，發現異常及時更換；②在穿過溶洞時采用小沖程沖孔，而且要保證錘繩處于拉緊狀態，不能隨意松馳；③在鉆孔過程中要隨時觀察，如果發現漏漿現象要及時處理漏漿，確定方案后在下錘沖孔，以防塌孔埋錘；④孔的周圍不能有異物存放，防止掉入孔內卡錘；⑤出現埋錘、掉錘、卡錘現象后，要及時組織處理，并要不斷換漿，防止沉淀過厚將錘埋死。

3.5嵌巖深度不足

現象：由于巖溶地質較復雜，在鉆孔鉆至設計標高后，不是完整的巖層或巖石的承載力不足，不能滿足設計最小嵌巖深度。

措施：巖溶地區的鉆孔樁施工必須加強過程的鉆孔記錄，必須詳細記錄巖性的變化及進尺情況，特別是在設計最小嵌巖深度范圍內，更要準確的記錄和描述巖性及進尺情況，必須保證鉆孔樁最小的嵌巖深度是完整的巖層，而且承載力滿足要求。如果不能滿足設計要求的，必須會同設計、監理現場查勘現場情況，變更加長樁長。

3.6混凝土面突然下降

現象：由于溶洞的壁薄或沖孔時溶洞沒有封堵完全只是止住泥漿不漏，而在灌注混凝土的過程中，壓力過大，沖破溶洞導致混凝土面下降而造成斷樁。

措施：①沖孔過程中一定要根據實際地質情況，通過反復的投填片石粘土混合物，反復沖打將溶洞封堵完全；②灌注過程中要注意導管的埋深，對巖溶地區的鉆孔樁要根據地質情況，考慮適當加大導管的埋置深度，防止混凝土面下降，導管懸空，斷樁；③對巖溶特別發育的樁在灌注完畢后，剩余的導管要靜置一段時間，防止混凝土面下降過大。

3.7斷樁、夾泥

現象：由于混凝土面的下沉、灌注過程中塌孔、導管密封不好導致斷樁、夾泥。

處理措施：①對混凝土面造成下沉的斷樁的防范措施上面已經陳述，不再詳說，如出現斷樁只有返工處理或接樁處理；②鉆孔樁成孔后要及時進行灌注，不能放置時間過長，以免造成孔壁不穩固；③下鋼筋籠及導管時要注意盡量避免碰撞孔壁；④下導管前必須檢查導管的密封性，防止漏水或漏漿。

4　結束語

鉆孔灌注樁施工要嚴格按照相關規范作業，積極采取各種預防措施，嚴格組織施工，積極應對施工過程中出現的各種問題。通過不斷的總結和改進施工方案，成樁效果較好，質量穩定可靠，同時也取得了較好的經濟效益，可為以后類似工程施工提供經驗借鑒。需要指出的是，巖溶地區鉆孔樁施工仍是樁基礎的施工難點、重點，尚需繼續努力鉆研，不斷總結經驗，改進施工工藝。

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TU473.1

B

1007-7359（2016）04-0162-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.064

李飛（1981-），男，安徽肥東人，畢業于中央廣播學院，工程師。