鉆孔灌注樁在不良地層中的施工問題及對策

史根強

（甘肅省交通工程建設監理有限公司，甘肅蘭州730030）

0 引言

鉆孔灌注樁施工相對于工程建設中時常使用到的其他預制樁柱而言，具備較高的施工難度。尤其是在建設工程處于地質不良的土地層面時，要在所處區域進行鉆孔、打樁等操作，會變得更為困難。大多數的不良地層都存在硬度不均勻、組成元素復雜多樣、穩定性不足等問題，比如硬度不高的黏土地層、較為疏松的砂質粉土層、土層較厚且硬度較高的硬質粉土層等。針對不同的不良地層情況，在開展鉆孔灌注樁施工的過程中，自然也會面臨不同的問題，因此要充分分析施工的具體情況，找出問題產生的原因，并對癥下藥，制定出合理的對策。

1 鉆孔灌注樁在不良地層中的施工問題

1.1 鉆孔時卡鉆

最常出現的一大重點施工問題就是卡鉆現象。大多數不良地層都具備較為明顯的地質缺陷，在鉆孔的過程中無法更加順暢地突破巖石層。尤其是進入砂質的粉土層時，隨著鉆孔操作的持續推進，鉆孔的振動頻率和力度都在逐漸增大，也就可能導致周邊巖石層中的松軟土塊或砂質石頭滑落，這些掉落下來的泥土或者石頭很容易將孔洞卡住，進而導致鉆孔的鉆器被堵在孔洞當中[1]。而且，很多地質結構層的石層都比較厚，厚度越高的土質層，深度開挖工作越困難，因此，產生卡鉆問題的概率也就越高。

1.2 鉆孔處塌陷

在鉆孔的過程中，也極易產生鉆孔處塌陷的施工問題（見圖1）。鉆孔處塌陷現象也稱為塌孔，在對地基層面進行鉆孔的過程中，或在清理孔洞內部雜質與泥土砂石時，孔洞出現塌陷。還有一種是在鉆孔步驟結束之后的灌注過程中，孔洞出現塌陷。工程施工人員一般會通過鉆孔內水位的變化情況，判斷其是否會出現塌陷。如果鉆孔處內部的水位突然下降，就需要詳細檢查其表層的水泡是不是以細密的方式出現。如果孔口位置產生了細密的水泡，通常表示該鉆孔處出現了坍塌。如果是鉆進過程中出現塌陷，通常是在地質結構層的結合面及黏聚力較低的砂質粉土層產生的[2]。而在清理孔洞時，往往會因為泥漿比重逐漸減小，使得孔壁內部所承載的力度減弱，進而導致內部的砂石結合力下降，松軟的粉土層就更容易坍塌了。

圖1 鉆孔處塌陷示意圖

1.3 鉆孔偏斜或縮頸

在完成樁柱打孔工作后，有可能出現鉆孔偏斜的情況。原因主要是采用的鉆孔機器的緊密程度和穩定性不夠強，在鉆孔打洞的過程中鉆機運行不平穩，由此出現鉆孔部分偏移的情況。除此之外，也可能是負責鉆孔的鉆桿發生彎曲形變，進而導致其形成的樁柱孔洞產生了一定的偏移，或地質環境因素所致，當地面的土質過于松軟或存在硬度不均勻的現象，都有可能導致成形的樁孔出現小范圍的移動。還有可能在工程施工過程中，由于人為施工操作不當，使得內部的樁柱孔洞受到了一定程度的影響[3]。

鉆孔位置也可能出現縮頸的情況（見圖2）。縮頸是指最終形成的樁柱孔洞的直徑小于最早設計好的孔洞直徑，其往往是因為內部孔洞結構中出現塑性土膨脹現象之后，孔徑會在一定范圍內縮小或擴大。

圖2 鉆孔縮頸示意圖

1.4 樁底沉渣量超標

在進行鉆孔灌注樁施工的過程中，最終形成的鉆孔底部容易出現沉渣量過多的問題。沉渣堆積在底部會對整個灌注樁施工流程造成負面影響，甚至可能導致施工過程中出現較大的質量隱患。產生樁底沉渣超標的主要原因是清理孔洞的過程中沒有及時將掉落的沉渣清理干凈，或者沒有按照相應的標準多次進行清孔工作，鉆孔過程中落石或泥漿形成的雜質擊落在樁柱孔洞底層，最終導致沉渣量超標[4]。為了保護巖壁，鉆孔過程中會灌入泥漿，這樣可以使一部分實體顆粒附著在孔壁上。但是很多樁基工程在對泥漿進行配比的過程中，各項細則落實得不夠到位，泥漿的標準比重過小，或者注入的泥漿含量不夠高，進而難以確保向下沉積的實體顆粒向上浮起。而且在施工的過程中，護壁也經常因為遭到機械碰撞而引發泥土掉落的現象。碰撞掉落的石塊或泥漿土塊通常會直接掉落在樁孔底部，很多施工人員沒有及時將清渣工作落實到位，從而形成循環清孔的操作方式，加重了超標現象。

1.5 樁柱斷開

在執行鉆孔的步驟后，還需要進行混凝土灌注工作。灌注過程中出現的問題通常較少，主要有卡管和鋼筋籠上浮兩種。此外，也有一項重點問題是出現在灌注完成后，那就是形成樁柱后也有可能出現樁柱斷開的情況。斷樁現象發生的原因比較復雜，既可能是在灌注的過程中混凝土凝固的速度不恰當或凝固的銜接點不夠連續，也可能是中間摻雜的填充物使得整體結構變得疏松。當導管底部距離樁孔底部比較遠時，混凝土會被漿液稀釋，導致混凝土不能完全凝固[5]。除此之外，地下水的活動也會促使整個裝置的導管密封性不足，當水分進入樁身之后，也可能使混凝土結構受到影響。

2 鉆孔灌注樁施工問題的解決對策

2.1 解決卡鉆問題

工程技術人員在開展鉆孔灌注樁施工之前就應當詳細分析該區域地質具有哪些土質情況不同的土層，結合各土層的具體標準和特性，挑選出最適合的鉆孔工具。一旦發生卡鉆現象，應當采取正確的措施進行處理，控制鉆孔區域內部泥漿的比重，防止孔洞內部出現過多的沉渣，盡可能保證泥漿的含量更高。通過鉆孔工具的封繩，使得具備沖擊力的鐵錐自然下落，下落一段距離之后再通過反沖卡鉆部位的方式，形成強有力的沖擊，盡可能處理卡鉆問題。如果反沖錐法沒有解決問題，也可以采用套錐法，即利用空心的圓筒套牢錐齒向下沖孔[6]。如仍然沒有辦法提取鉆機，可以適當增加外力，既有助于將發生卡頓的鉆頭更快地沖擊出孔洞，也有利于提高解決卡鉆問題的效率。但應注意孔口的牢固，以防孔口坍塌。

2.2 防止塌孔問題

為了有效防止鉆孔過程中出現塌孔問題，可以提前采取相應的保護措施，對工程項目做好防護。首先，可以采取埋設長護筒裝置的辦法，在埋入此種裝置前，需要進行詳細的地質勘測，結合生成的第一次勘測報告，找準土層的具體厚度等重要數據，結合土層深度選擇相應長度的護筒。在埋設長型護筒之前，要確保護筒的底部可以穿過所需要填埋的土層，使土層和其他不同的地質層位可以緊密連接在一起，通過貼合黏土的形式夯實連接的部位，使其能形成緊密的整體，防止在鉆孔的過程中護筒向下移動。在鉆孔施工時也要嚴格控制好位置，防止孔位出現偏離。其次，可以采取提高泥漿性能的方式，適當增加泥漿的密度和黏度等重要指標，可以有效改善泥漿質量不佳的問題，使生成的護壁能達到更加良好的效果[7]。在調制泥漿的過程中要結合砂質粉土層的力學性能，綜合考慮其膨脹性、自我修復能力、連續性、穩定性等，確保泥漿和工程實體之間可以形成良好的受力整體，保證在鉆孔過程中泥漿能夠有效發揮出其效果，進而防止出現塌孔。

2.3 解決偏移問題，防止縮頸

要有效解決鉆孔的偏移問題，首先應當分析該工程項目當中樁柱打孔區域所處位置的土層地質情況及土層結構。一般來說，如果土層呈現斜狀分布，應著重注意其周邊的硬質物體，確保整體的施工場地處于相同的狀態，為后續樁基施工提供更加良好的施工環境，并且結合實際的工程需求及地質情況選擇最合適的鉆孔機器。其次，可以提前為鉆孔機器鋪墊上軌道枕木，確保鉆孔機器在運行的過程中有較強的穩定性，進而提高鉆孔設備的精度，促使打孔的位置和深度都能夠符合設計的標準。在安裝鉆孔機器時，也應當將其調到與滑輪同方向的軸線上，與此同時，確保重要設備鉆桿的具體位置，將位置偏差控制在允許的范圍內。再次，采取重量更大、強度更高的鉆孔機器，使其均勻地進入地層內部，慢速并且精準控制其發力位置。為了防止縮頸情況，應在施工之前采取相應的防治措施，比如采用優質的泥漿，將其充分應用在整個施工過程中，從而降低整個鉆孔工程中的失水量，在形成孔洞后，要加快施工速度，確保其內部不會滲水或膨脹。最后，可以反復地進行掃孔工作，適當擴大孔徑。

2.4 精細化操作，減少沉渣量

在大多數工程施工中，出現樁底沉渣量過高問題的原因主要是清孔工作做得不到位或工程實體受到泥漿影響。在鉆孔灌注樁施工過程中，各項細節都是相當重要的，如果沒有采取更加精細化的操作方法，很有可能使出現的弊端逐漸被擴大。想要盡可能地減少沉入底部的沉渣量，就更應該落實精細化操作。結合工程實際情況安排清孔的次數，嚴格落實清孔的各項操作，檢驗清孔的效果，確保檢驗合格之后才能夠進行下一道施工工序。技術人員應當對清孔操作人員進行相應的培訓，確保操作步驟符合規范要求。此外，也要綜合考慮泥漿因素給沉渣率造成的影響。因為在施工過程中，自然狀態下配置形成的泥漿容易出現許多粗顆?；蛘吖腆w雜質，這也會使得泥漿的黏結度降低，進而增加沉渣掉落底部的概率。所以，要結合以往經驗和參考數據及工程的實際變動情況，調制出比例恰當的泥漿，經過多次試驗后再將泥漿應用到灌注樁的施工過程當中。

2.5 重視灌注環節，確保樁柱質量

在進行鉆孔灌注樁的整體施工過程中，每一個步驟都至關重要。灌注流程里常常會出現一些細小的問題，雖然都有對應的防治措施，但如果沒有提前做好準備工作及檢測工作，就難以落實各項預防措施。因此，工程技術人員要重視灌注的整個環節，控制好混凝土的配合比以及攪拌和灌注的時間，嚴格控制外加劑的含量和種類，確保導管內部的密封性，保證機械能夠良好運轉。在放置鋼筋籠的時候，要密切關注設備的實時動態，確保其定位的準確性，并對各項標高位置進行詳細的檢測。為了降低斷樁的風險，應當在鉆好樁孔之后就使用特定濃度的清洗液進行清孔，與此同時也要注意，不能讓清洗液滲入樁柱混凝土內部，要嚴格控制好清孔的時間。清孔結束后就要及時向樁孔內灌入混凝土，避免其因工程中的雜質堆積導致沉渣量過高。在灌注的過程中，保證各項操作及各種設施的嚴密性，從整體角度確保樁柱的質量符合相應的標準。

3 結語

綜上所述，在建設工程處于地質不良的土層時，對所在區域進行鉆孔、打樁等工作會變得十分困難。鉆孔灌注樁在不良地層中的施工問題復雜繁多，重點問題有鉆孔時卡鉆、鉆孔處塌陷、鉆孔偏斜或縮頸、樁底沉渣量超標、樁柱斷開。鉆孔灌注樁施工問題的解決對策有控制鉆孔區域內部泥漿的比重，防止孔洞內部出現過多的沉渣，可以提前采取相應的保護措施，避免塌陷現象，比如可以采取埋設長護筒裝置的辦法。結合工程的實際需求以及地質情況選擇最合適的鉆孔機器，還可以提前為鉆孔機器鋪墊上軌道枕木。要想減少沉渣量，就應該更加注重落實精細化操作的原則，嚴格落實清孔的各項操作。工程技術人員要重視灌注的整個環節，控制好混凝土的配合比以及攪拌和灌注的時間。