旋挖鉆孔灌注樁塌孔處理措施探究

鐘英華

摘? ? 要：旋挖鉆機(jī)成孔施工具有低噪音、低振動(dòng)、扭矩大、成孔速度快、施工質(zhì)量好、污染少、干式成孔無(wú)泥漿循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)（如地質(zhì)復(fù)雜淤泥、流砂等可補(bǔ)充一部分泥漿護(hù)壁），適用于各類土層施工，使用范圍廣。塌孔是旋挖鉆孔灌注樁施工過(guò)程中最常見的質(zhì)量事故，本文主要結(jié)合具體工程實(shí)例，介紹了幾種旋挖鉆孔灌注樁塌孔的處理措施，為今后施工中的類似問(wèn)題提供了參考。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆;塌孔;灌注樁;處理措施

1? 引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)力持續(xù)增長(zhǎng)的大背景之下，我國(guó)大型基礎(chǔ)建設(shè)工程數(shù)量越來(lái)越多，在基礎(chǔ)建設(shè)工程項(xiàng)目之中，運(yùn)用旋挖鉆機(jī)成孔施工技術(shù)，能夠有效提升成孔效率，環(huán)保效果良好，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。旋挖鉆機(jī)成孔施工法，又稱鉆斗施工法，成孔原理是在一個(gè)可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時(shí)使切削挖掘下來(lái)的土渣進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)成孔。塌孔是旋挖鉆孔灌注樁施工過(guò)程常見的質(zhì)量事故，如何快速正確的處理塌孔是旋挖鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵。本文結(jié)合自身的工程實(shí)際，來(lái)淺談一下旋挖鉆孔灌注樁施工過(guò)程中塌孔的處理措施。

2? 工程概況

某工程位于廣西壯族自治區(qū)柳州市，基礎(chǔ)采用旋挖鉆孔灌注樁，總計(jì)400根樁，樁徑為[Φ]800[～Φ]1000，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，縱向鋼筋采用HRB400E，箍筋采用HPB235，持力層為進(jìn)入第⑨層微風(fēng)化白云巖大于0.5m，根據(jù)一樁一孔超前鉆勘察報(bào)告測(cè)算，樁長(zhǎng)為7m～12m。根據(jù)地勘報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)土層由上到下主要為①素填土、②淤泥質(zhì)粘土、⑤硬塑狀紅粘土、⑨微風(fēng)化白云巖層;各孔均測(cè)地下水水位，測(cè)到穩(wěn)定水位 1.00m～5.00m，主要賦存填土及淤泥質(zhì)土中，屬上層滯水，主要由地表水滲入補(bǔ)給，水量一般。旋挖鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工前期比較順利，有部分樁孔出現(xiàn)輕微塌孔，每臺(tái)旋挖鉆機(jī)每天能成孔20多個(gè)，但是施工至西北角區(qū)域時(shí)，大部分樁孔出現(xiàn)了嚴(yán)重的塌孔現(xiàn)象，施工進(jìn)度因此受到嚴(yán)重影響。根據(jù)查看一樁一孔超前鉆勘察報(bào)告對(duì)比樁基施工圖，預(yù)計(jì)西北角區(qū)域成孔過(guò)程中可能出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔的有100根左右。

3? 塌孔原因分析

（1）施工方法的原因：本工程采用旋挖鉆機(jī)干孔作業(yè)法，無(wú)泥漿護(hù)壁，對(duì)于地質(zhì)較差的樁孔無(wú)護(hù)壁防護(hù)措施，同時(shí)旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)速度過(guò)快會(huì)對(duì)樁孔周圍土體造成擾動(dòng)，容易造成塌孔。

（2）工程地質(zhì)的原因：本工程現(xiàn)場(chǎng)素填土、淤泥質(zhì)粘土都較松散濕軟，旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)產(chǎn)生的震動(dòng)和鉆孔取土后減少其支持力，容易導(dǎo)致土層滑塌形成塌孔。而西北角區(qū)域，鉆孔后發(fā)現(xiàn)孔底有水，孔身下部分有大量淤泥質(zhì)粘土，塌孔嚴(yán)重。經(jīng)咨詢建設(shè)單位，現(xiàn)場(chǎng)原為丘陵和低山丘陵地貌環(huán)繞，西北角區(qū)域?yàn)轸~塘，填土?xí)r間為2年前。經(jīng)分許，原施工方進(jìn)行土方回填施工前未進(jìn)行抽水，未進(jìn)行清表清淤，土方回填過(guò)程中未進(jìn)行分層壓實(shí)。

4? 塌孔處理方案的分析與實(shí)施

干作業(yè)旋挖鉆孔灌注樁塌孔的處理方案一般有：泥漿護(hù)壁法、換填法、多次灌注低標(biāo)混凝土法、下全長(zhǎng)鋼護(hù)筒法、沖擊成孔法等。

4.1? 塌孔處理方案可行性分析

（ 1）泥漿護(hù)壁法：操作簡(jiǎn)單，泥漿是由水、黏土（或膨潤(rùn)土）和添加劑按一定的比例在泥漿池內(nèi)拌制而成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大孔內(nèi)靜水壓力，并在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔內(nèi)外滲流的作用。泥漿護(hù)壁法需開挖泥漿池造漿，剩余泥漿需外運(yùn)處理，增加費(fèi)用較低，施工速度較快。本工程土質(zhì)差，淤泥質(zhì)粘土孔壁持續(xù)坍塌嚴(yán)重，泥漿護(hù)壁法不適用。

（2）換填法：主要是將塌方嚴(yán)重，無(wú)法成孔區(qū)域的土體采取大開挖形式，全部挖除運(yùn)走，再?gòu)耐獠窟\(yùn)可塑性好的粘性土進(jìn)行換填，用機(jī)械分層壓實(shí)后再進(jìn)行旋挖鉆機(jī)鉆孔作業(yè)。換填法需增加施工機(jī)械臺(tái)班及土方采購(gòu)、堆放等費(fèi)用，增加成本非常高，施工速度非常緩慢，不適用。

（3）多次灌注低標(biāo)混凝土法：孔位塌孔嚴(yán)重旋挖鉆機(jī)無(wú)開孔，使用挖掘機(jī)將塌方土體挖走，回填低標(biāo)混凝土，等待低標(biāo)混凝土凝固硬化（常溫下為24小時(shí)）后旋挖鉆機(jī)繼續(xù)鉆進(jìn)，遇塌孔重復(fù)上一步工序直至成孔，此時(shí)塌孔處的孔壁就形成混凝土護(hù)壁防止塌孔。多次灌注低標(biāo)混凝土法需增加旋挖鉆機(jī)重復(fù)鉆孔及挖掘機(jī)臺(tái)班費(fèi)、低標(biāo)混凝土材料費(fèi)，增加成本較多，施工速度快，無(wú)需另行租賃設(shè)備，可以立即實(shí)施。

（4）下全長(zhǎng)鋼護(hù)筒法：預(yù)先放出樁心點(diǎn)，待全長(zhǎng)鋼護(hù)筒到現(xiàn)場(chǎng)后，使用長(zhǎng)臂履帶式挖掘機(jī)配振動(dòng)錘抓夾全長(zhǎng)鋼護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位后振動(dòng)下沉，待全長(zhǎng)鋼護(hù)筒下沉至微風(fēng)化白云巖面后復(fù)查樁位，樁位在誤差允許范圍內(nèi)后，旋挖鉆機(jī)于全長(zhǎng)鋼護(hù)筒內(nèi)鉆孔至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，驗(yàn)孔合格后下鋼筋籠灌注混凝土至成樁，灌注成樁在混凝土初凝前用振動(dòng)錘將長(zhǎng)護(hù)筒拔出。下全長(zhǎng)鋼護(hù)筒法需租賃長(zhǎng)臂履帶式挖掘機(jī)帶振動(dòng)錘，需制作全長(zhǎng)鋼護(hù)筒，增加成本較多，施工速度快，。

（5）沖擊成孔法：用片石填滿至塌孔位置以上1m～2m，采用沖孔打樁機(jī)成孔。在沖擊過(guò)程中，孔壁不斷受到擠壓而達(dá)到密實(shí)，使樁孔不再塌孔。沖擊成孔法需進(jìn)場(chǎng)多臺(tái)沖孔打樁機(jī)及大量片石，增加成本較多，本工程為大型工業(yè)廠房，是建設(shè)單位擬建的整條工業(yè)生產(chǎn)線中最核心的車間，每延誤投產(chǎn)1天，將損失幾百萬(wàn)元，沖孔打樁機(jī)施工速度慢，每臺(tái)機(jī)器每天只能施工1～2根樁，因此不適用。

4.2? 塌孔處理方案實(shí)施

經(jīng)過(guò)綜合分析、對(duì)比、考慮確定了塌孔具體處理實(shí)施方案：

（1）對(duì)于輕微塌孔：使用挖掘機(jī)向孔內(nèi)回填可塑性好的粘性土，旋挖鉆機(jī)反轉(zhuǎn)向下加壓，正轉(zhuǎn)取土，充分壓實(shí)孔壁，重新成孔。

（2）對(duì)于較嚴(yán)重塌孔：表現(xiàn)為旋挖鉆機(jī)施工成孔完成后，下部淤泥質(zhì)粘土孔壁遇水解體、融軟形成流塑狀后持續(xù)坍塌無(wú)法成孔，上部孔壁較穩(wěn)定，采用多次灌注低標(biāo)混凝土法進(jìn)行施工。施工順序?yàn)椋撼霈F(xiàn)較嚴(yán)重塌孔現(xiàn)象時(shí)，立即報(bào)建設(shè)單位、監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后采用C15混凝土澆灌至塌孔頂以上1.0m，待回填低標(biāo)混凝土24小時(shí)后再進(jìn)行二次鉆孔。二次鉆孔過(guò)程中密切關(guān)注低標(biāo)混凝土回填區(qū)域樁孔的垂直度，如二次鉆孔仍然不能成孔，則報(bào)建設(shè)單位、監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)確定后再采用C15混凝土澆灌至塌孔頂以上1.0m，待回填低標(biāo)混凝土24小時(shí)后再進(jìn)行三次鉆孔，以此類推至塌孔段完成。

（3）對(duì)于嚴(yán)重塌孔：表現(xiàn)為土與水結(jié)合形成淤泥狀土，呈流狀，旋挖鉆機(jī)施工時(shí)挖出泥土，很快周邊又有流土填回，無(wú)法成孔，多次鉆土后，樁孔周圍土質(zhì)失穩(wěn)、垮塌，采取下全長(zhǎng)鋼護(hù)筒法進(jìn)行施工。施工順序?yàn)椋菏褂猛诰驒C(jī)將塌孔回填，使用全站儀重新放出樁心點(diǎn);制作全長(zhǎng)鋼護(hù)筒，全長(zhǎng)鋼護(hù)筒規(guī)格為φ1000mm、φ1200mm（比設(shè)計(jì)樁徑大200mm），壁厚δ=12mm，制作長(zhǎng)度（綜合考慮入巖面標(biāo)高及樁長(zhǎng)，保證全長(zhǎng)鋼護(hù)筒下沉至巖面后，護(hù)筒頂露出地面0.5m以上）;采用25T吊車起吊全長(zhǎng)鋼護(hù)筒，采用長(zhǎng)臂履帶式挖掘機(jī)配振動(dòng)錘振動(dòng)下沉全長(zhǎng)鋼護(hù)筒;待全長(zhǎng)鋼護(hù)筒下沉至微風(fēng)化白云巖面后，旋挖鉆機(jī)采用設(shè)計(jì)樁徑鉆頭于全長(zhǎng)鋼護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工，直至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高;待成孔灌注樁身混凝土后，在砼初凝前（一般在澆筑結(jié)束后1～2小時(shí)內(nèi)），采用25T吊車配合長(zhǎng)臂履帶式挖掘機(jī)配振動(dòng)錘及時(shí)拔出全長(zhǎng)鋼護(hù)筒，重復(fù)使用。

5? 結(jié)束語(yǔ)

旋挖鉆機(jī)成孔是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工工藝，廣泛用于市政建設(shè)、公路橋梁、工業(yè)廠房、民用建筑等地基礎(chǔ)施工工程。在不良地質(zhì)條件下，旋挖鉆機(jī)成孔過(guò)程中的塌孔現(xiàn)象較為普遍，往往延長(zhǎng)了工期，增加了工程造價(jià)，制約了工程的順利進(jìn)行。造成塌孔的原因有很多種，塌孔處理方案需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，既要考慮施工進(jìn)度又要節(jié)約工程成本，選擇最合適的塌孔處理方案，才能確保樁基施工的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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