橋梁施工中鉆孔灌注樁坍孔的防治.、八 、一前言防治由于鉆孔灌注樁具有安全可靠、穩(wěn)定耐久、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)越性，上世紀(jì)五十年代初期，我國便已開始鉆孔灌注樁的應(yīng)用。到目前為止，鉆孔灌注樁已作為橋梁基礎(chǔ)重要形式之一而被廣泛采用。但鉆孔樁施工卻受到水文地質(zhì)、施工環(huán)境、施工工藝等諸多因素的影響，各種病害極易發(fā)生，且有一定的不可遇見性和突發(fā)性，因此鉆孔樁施工是影響整個橋梁施工質(zhì)量和工期的一個重要環(huán)節(jié)，也是施工單位最頭疼的一個問題。地質(zhì)不良地段主要受河水沖刷、地下水位較高、河床淤泥較厚、地層流沙多等不利條件影響，這時進行鉆孔樁施工，難度更大，坍孔是最容易出現(xiàn)的病害。那么如何有效地防止坍孔現(xiàn)象的出現(xiàn)，出現(xiàn)坍孔后如何處理呢？根據(jù)筆者從事橋梁施工和樁基檢測工作多年的經(jīng)歷，積累了一些粗淺經(jīng)驗，借下面這個典型事例介紹給大家。案列某一施工單位負(fù)責(zé)兩座橋梁的施工，一座為旱地鉆孔樁施工，另一座為河道內(nèi)（地質(zhì)條件大部分為細(xì)砂，河水深 2m,河床淤泥厚2m場地狹窄）鉆孔樁施工。同樣的隊伍，同樣的施工工藝，同樣的機械設(shè)備，卻出現(xiàn)了截然相反的結(jié)果。旱地施工很快的完成了251根鉆孔樁施工，無一根發(fā)生坍孔現(xiàn)象；而河道中施工共計14根鉆孔樁，鉆樁一開始便接連出現(xiàn)坍孔問題，有的一根樁出現(xiàn)多次坍孔，給施工單位帶來重大經(jīng)濟和工期上的損失，施工單位百思不得其解。為此，監(jiān)理組織召開了專題會議，就以上問題分析原因，采取措施，給予妥善解決。坍孔的征兆、產(chǎn)生原因和危害性（1）當(dāng)孔內(nèi)水位忽然上升，溢出護筒，隨即突降并冒出氣泡；出渣量顯著增加而不進尺；鉆機負(fù)荷顯著增加等現(xiàn)象均表明是坍孔。（2）坍孔病害的產(chǎn)生，主要是以下兩方面原因。一是內(nèi)因，即孔內(nèi)與孔外的水頭壓力差不夠，影響因素主要有水頭高度和泥漿比重。因為河道內(nèi)施工與旱地施工相比，地下水位（施工水位）相對孔頂較高，這樣造成孔內(nèi)水壓與孔外水壓壓差較小，地下水極易壓迫孔壁泥漿而造成坍孔，孔內(nèi)有了足夠水頭高度才能對孔壁形成一定側(cè)壓力，才能防止坍孔。而泥漿除了具有浮懸鉆渣的作用外，同時在鉆孔中，由于泥漿相對密度大于水的相對密度，故護筒內(nèi)同樣高的水頭，泥漿的靜水壓力比水大，由于靜水壓力的作用，泥漿可在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔外滲流，因此具有保護孔壁免于坍塌的作用。二是外因，即受外界擾動，主要影響因素有鉆具的選用、鉆孔方法、清孔方法、下鋼筋籠、灌注混凝土等環(huán)節(jié)。（3）坍孔現(xiàn)象是地質(zhì)不良鉆孔樁施工時常見病害，在鉆進中坍孔，勢必要回填、重鉆，影響進度。在灌注混凝土?xí)r坍孔，勢必造成夾泥或斷樁，給工程質(zhì)量帶來隱患。防止坍孔的措施2.1從內(nèi)因著手要注意以下幾點（1）筑島必須符合規(guī)范要求。河道內(nèi)施工面臨的第一個問題就是筑島，筑島必須有足夠工作面。有足夠筑島高度是為了保證有足夠的水頭高度，這一條非常關(guān)鍵，有了足夠水頭高度才能對孔壁形成一定側(cè)壓力，才能防止坍孔。特別是河道內(nèi)施工與旱地施工相比，地下水位（施工水位）相對孔頂較高，這樣造成孔內(nèi)水壓與孔外水壓壓差較小，地下水極易壓迫孔壁泥漿而造成坍孔，所以河道內(nèi)施工必須按規(guī)范筑島，為抬高水頭打基礎(chǔ)。有足夠的工作面是為了施工車輛通行和設(shè)備安放有足夠空間，以免距鉆孔位置太近而使孔壁受到壓迫和震動而坍孔，同時也為了安全起見，防止坍孔時人員和設(shè)備落入孔中。規(guī)范要求筑島高度應(yīng)高出最高施工水位0.5?0.7m，筑島面積要滿足施工需要。而此施工單位為了減少土方量和減少開支而不按規(guī)范要求操作，筑島高度、筑島面積嚴(yán)重不足，雖經(jīng)監(jiān)理指令返工，仍存在僥幸心理，應(yīng)付了事，結(jié)果適得其反，坍孔現(xiàn)象接連發(fā)生。（2）護筒埋設(shè)要符合規(guī)范要求。護筒埋設(shè)必須注意護筒頂端高度和底端埋設(shè)深度以及護筒本身質(zhì)量。護筒除了具有固定樁位、引導(dǎo)鉆頭作用外，還具有保持孔內(nèi)水位（泥漿）高出地下水位或施工水位一定高度，形成孔內(nèi)向孔壁的靜水壓以維護孔壁免于坍塌的作用。護筒頂高出地下水位或施工水位的高度要求與鉆孔方法、地層情況有關(guān)。采用反循環(huán)鉆孔方法時，護筒頂應(yīng)高出地下水位或施工水位2.0m以上，采用正循環(huán)鉆孔方法時，應(yīng)高出1.0?1.5m以上。這時要注意護筒設(shè)有缺口時，護筒高度應(yīng)從缺口底端算起，另外注意當(dāng)?shù)刭|(zhì)不良（如松散的粉砂、細(xì)砂等砂類土），容易坍孔時，應(yīng)比同類鉆孔方法而地質(zhì)好不易坍孔時的孔內(nèi)水頭要提高0.5m以上。護筒埋設(shè)主要有挖埋式、填筑式圍堰筑島式、深水平臺式幾種方法。河道內(nèi)施工水深w3m時，可采用圍堰筑島式埋設(shè)護筒，若河床為淤泥或軟土，應(yīng)挖除換填粘土或沙土，換填有困難時，應(yīng)采用長埋護筒方法，將其底端沉入河床土層中，埋置深度不得小于3m當(dāng)水深大于3m時，采用平臺式護筒。護筒本身質(zhì)量，要求連接處能抗拉、壓、不漏水。施工單位沒有能夠按照以上要求去做，仍按照早地施工習(xí)慣做法，用了一個短短的護筒，護筒頂高出施工水位不足 1m,護筒底端既沒有清淤也沒有采用長護筒深埋的辦法，這也是造成淺部坍孔的一個重要原因。（3）護壁泥漿的配制和泥漿池的準(zhǔn)備。泥漿配置應(yīng)注意比重、粘度指標(biāo)的控制；配置泥漿原材料的選用等。泥漿除了具有浮懸鉆渣的作用外，同時在鉆孔中，由于泥漿相對密度大于水的相對密度，故護筒內(nèi)同樣高的水頭，泥漿的靜水壓力比水大，由于靜水壓力的作用泥漿可在孔壁形成一層泥皮，阻隔孔外滲流，因此具有保護孔壁免于坍塌的作用。泥漿比重性能應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地質(zhì)情況確定，地質(zhì)情況不好、孔徑大、孔深時取高限。河道內(nèi)施工要取泥漿比重高限，即1.45。泥漿配置原材料必須選用高質(zhì)量的紅粘土，要求泥漿具有較高粘度和較低的含率。泥漿池在河道內(nèi)安置要根據(jù)筑島面積大小綜合考慮，但要注意泥漿池四周和底部不能漏水，更不能與河水串通，以防止泥漿比重減小。而此施工單位為了省錢，泥漿配置沒有選用優(yōu)質(zhì)粘土，所制泥漿含砂率大，粘度低，比重?。?.1），泥漿池采用沙袋圍堰的方法，但是四壁漏水，泥漿密度很快降低，這勢必要造成坍孔。2.2從外因著手應(yīng)注意的幾點（1）機具的選用。河道內(nèi)施工，要選用小型設(shè)備。減少壓力，減小震動，靈活機動。（2）鉆孔方法的選用。宜采用正循環(huán)鉆孔方法，而不用反循環(huán)鉆孔方法。這是因為：一是對孔內(nèi)水頭高度要求不同：反循環(huán)較正循環(huán)要求較高，增加了筑島高度和護筒長度。這是因為前者的泥漿相對密度要求小于后者，需要較高的水頭來彌補泥漿相對密度小而使孔壁側(cè)壓力減小的損失，以維護孔壁穩(wěn)定。二是對孔壁的保護作用不同：正循環(huán)的泥漿是從鉆桿內(nèi)壓入而從鉆桿外的孔壁內(nèi)上升至孔口，泥漿對孔壁有一個向上的流動分力，有助于孔壁的穩(wěn)定；而反循環(huán)的泥漿是由孔口向下流至孔底，再由鉆桿中心吸上，泥漿下流時對孔壁增加了坍塌的可能性，這也是反循環(huán)孔內(nèi)水頭要求較高的原因之一。（3）鉆孔過程。要始終保持足夠的水頭高度和合適的泥漿比重。在粘性土中鉆進時，泥漿密度、粘度均可小些；在砂土中鉆進時，為了避免或減少孔壁坍塌，要求泥漿密度、粘度均較粘土中鉆進時大些。無論在什么地層鉆進，無壓鉆進空轉(zhuǎn)速度不能過快、過久。（3）清孔。清孔主要方法有掏渣清孔法、換漿清孔法、抽漿清孔方法、噴射清孔法。不論采用何種清孔方法，在清孔時，必須注意保持孔內(nèi)水頭，以防止坍孔。正循環(huán)宜采用換漿法，因為孔內(nèi)仍為泥漿護壁，不易坍孔。（4）下鋼筋籠。下鋼筋籠要穩(wěn)，不能撞擊孔壁。鋼筋籠下完后，不要直接搭設(shè)在護筒上，支撐點要遠(yuǎn)離孔口。（5）灌注混凝土。應(yīng)盡量避免機器設(shè)備震動，始終保持足夠水頭。爭取在最短時間內(nèi)完成。（6）孔口不要堆放重物。減輕對孔壁的擠壓。坍孔現(xiàn)象發(fā)生后如何處理3.1鉆孔時坍孔首先要判斷坍孔位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)護筒歪斜、下陷、周圍出現(xiàn)裂縫，可以判定為護筒底端漏水塌陷或鉆孔淺部坍塌。這時可以采取深埋護筒法，也可以用粘土回填后重新鉆孔。當(dāng)坍孔位置較深，不嚴(yán)重時，可回填至坍孔位置以上，并采取加高水頭、改善泥漿比重等措施，繼續(xù)鉆進。當(dāng)較嚴(yán)重時，應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小礫石加粘土回填，暫停一段時間，待沉淀穩(wěn)定后查明原因重鉆。3.2灌注混凝土?xí)r坍孔在深部時，宜將導(dǎo)管和鋼筋籠拔出，以粘土回填至坍塌部位以上，待坍塌穩(wěn)定后，重新鉆孔、清孔、下導(dǎo)管灌注混凝土。在淺部時，一般可下壓