洞庭湖區超長鉆孔灌注樁施工技術研究

張 有 為

(湖南理大交通科技發展有限公司，湖南 長沙 410003)

洞庭湖區超長鉆孔灌注樁施工技術研究

張 有 為

(湖南理大交通科技發展有限公司，湖南 長沙 410003)

為解決湖區復雜工程地質條件下的超長樁施工關鍵技術問題，依托洞庭湖區某高速公路超長樁施工工程，總結了塌孔、縮頸及斷樁的成因，分析了土質、水、施工工藝及施工機械對成樁質量的影響，提出了湖區超長樁施工技術及突發事故的應急對策。

湖區，超長樁，鉆孔灌注樁，施工技術

0 引言

當前，針對軟弱地基的樁基處治技術得到了越來越廣泛的應用，湖泊河流地區作為一種典型的受干濕循環影響較為頻繁的地區，其土體強度隨水位上升下降影響波動較大，目前國內外對于湖區干濕循環環境下的超長樁施工技術研究較少，本文以洞庭湖區高速公路超長樁工程為依托，開展湖區超長鉆孔灌注樁施工技術研究，以期為類似樁基工程的設計與施工提供工程參考。

1 工程概況

洞庭湖周邊區域分布著大面積的軟土，屬于湖相軟土地基沉積區，該區域普遍表現出地勢低平、土壤軟弱的地質特點。位于洞庭湖區的某高速超長樁施工現場無基巖露出，地勘報告表明，工程沿線地段分布有相對較厚的湖相沉積巖，其厚度平均值不小于18.0 m，沿線砂土層厚度普遍在28.0 m左右，砂土層下全風化花崗巖層，鉆孔情況如圖1所示。沿線原地面標高在26.82 m左右，調研結果表明該區域存在較高的地下水位。針對上述地質情況，本工程所設計樁基樁長普遍在60 m以上，樁徑不低于800 mm，系大直徑超長鉆孔灌注樁。

2 湖區超長鉆孔灌注樁施工技術要點

2.1 大直徑超長鉆孔灌注樁主要施工工藝流程

結合洞庭湖周邊軟土類工程地質以及施工便捷程度考慮，決定選取鉆孔灌注樁施工工藝進行地基處理，對施工技術進行總結，得到施工工藝流程如圖2所示。

2.2 湖區超長鉆孔灌注樁施工技術難點

洞庭湖區的湖相軟土地質條件給該區域超長鉆孔灌注樁施工造成了很大的困擾，增大了施工難度，將引發一系列質量問題，總結如下：

1)由于上層土體的自重壓力作用，鉆孔后出現孔壁巖土內縮現象，極易引起孔壁失穩，進而出現塌孔事故。

2)由于孔隙水壓力以及土壓力對鉆孔造成影響，將誘發縮頸事故，即鉆孔內徑變小。

3)隨著混凝土澆筑施工的進行，導管底端將逐步遠離孔底，底部混凝土極易出現稀釋情況，增大了混凝土凝固難度，若此類凝固情況不佳的混凝土存在于樁身部位，極易導致出現斷樁事故。

2.3 影響湖區超長樁成樁質量的主要因素

1)土質。

對超長樁成樁質量而言，土質不良極易導致孔壁的坍塌，砂土、粘土即為該類不良土質，其中又以砂土為甚。洞庭湖周邊區域廣泛分布著湖相沉積土，該區域上層分布為粘土，中層即分布著厚度較大的砂性土，其下則為深度較大的全風化沉積巖。另一方面，室內試驗結果表明，工程涉及的淺層粘土以高液限粘土為主，亦為不良土質，使得孔壁坍塌事故發生的概率增大。

2)水。

在超長樁施工過程中，鉆孔時孔壁內外的靜水壓力平衡十分關鍵，是成樁的控制因素之一，一旦出現失衡，極易引發塌孔、縮頸等事故。與之相應的，洞庭湖湖區地下水活動頻繁，且水位較高，在其影響下，鉆孔內部往往存在滲流現象，嚴重時會出現管涌，這些都是誘發孔壁坍塌、斷樁等質量事故的因素。

3)施工技術。

對于湖區軟土區域內的鉆孔灌注樁建設過程，很多施工細節制約著成樁質量，稍有不慎即將導致樁體不合格，因而合理的施工手段及技術安排十分重要。在背景工程施工過程中，出現了很多由主觀原因造成的質量問題，包括鉆孔時鉆頭與孔壁出現碰撞，使得鉆孔過大、偏斜；鉆孔至砂土層時未能控制好鉆進速度，導致護壁泥漿與孔壁間的粘結情況不良等，都將使得成樁效果出現問題。

3 超長鉆孔灌注樁施工過程中事故發生的原因及對策

超長鉆孔灌注樁因其較高的鉆孔和成孔深度，在施工過程中，難以保證成孔及成樁質量。本文依據超長鉆孔灌注樁的施工實踐，借鑒國內外先進經驗，分析其事故原因，并提出處理措施。

3.1 斜孔、串孔的原因及防治措施

在超長鉆孔灌注樁的施工過程中經常會發生斜孔、串孔現象。

由于護筒埋置深度淺，易造成串孔。鑒于此，其最好的處置措施即為增加護筒的埋置深度。

鉆機自重小、鉆桿剛度小、抗扭能力差，鉆機的磨盤位置不當，土層結構變化等是造成斜孔現象的主要原因。其防治措施如下：根據工程實際情況選擇合適的鉆機；鉆孔時要始終保證磨盤處于水平狀態；遇到土層結構變化處應及時更換鉆頭類型。

3.2 塌孔、錯臺、縮頸和擴孔的原因及防治措施

縮孔現象常出現在軟塑狀態和流塑狀態的粘性土層，究其原因在于鉆孔時泥漿稠度不夠。因此為防治縮孔現象，需根據工程情況，適當增大泥漿比重、粘性及稠度，增加鉆頭的直徑進行掃孔處理。

泥漿稠度小、鉆孔過程中鉆頭及鋼筋籠與孔壁的刮擦、孔壁滲水、混凝土灌注時間長等是造成塌孔、擴孔的主要原因。塌孔和擴孔的防治措施如下：

1)鉆孔過程中應適當增大泥漿比重。

2)盡量避免鉆頭及鋼筋籠對孔壁的刮擦。

3)盡量減少混凝土的灌注時間。

4)可采用擠壓套筒或滾壓直螺紋連接的方式安裝鋼筋籠，減少安裝時間。

5)塌孔發生后可重新回填土，待土基本固結后，重新開鉆。

土層中存在弧石或存在傾斜的軟硬土層變化處是造成錯臺的主要原因。其最好的防治措施為：

1)向孔內投入混凝土，待孔內石頭膠結后，重新開鉆。

2)在軟硬土層變化且呈傾斜狀處，應減速慢鉆，并反復提鉆掃孔。

3.3 卡鉆、糊鉆的原因及防治措施

造成卡鉆現象主要是因為在鉆進過程中遇到堅硬巖石。其防治措施為：

1)如遇到巖層，應更換合適的鉆頭，進行減壓低速慢鉆。

2)在鉆進過程中應注意鉆機鉆壓、扭矩、轉速、電壓等參數，如果這些數據突然發生變化，應立即停鉆。

3)如發生卡鉆，則應慢速反轉退出，清理孔底。

造成糊鉆的主要原因為孔內粘土粘性大、厚度深。其處治措施為:

1)選擇鉆速較快的鉆機。

2)根據樁徑和土質情況，選擇合理的鉆頭型式，并對鉆頭進行改進。

3)降低鉆壓，上下提降鉆頭，及時更換被糊的鉆頭。

4)適當降低泥漿的比重。

3.4 沉渣過多的原因及防治措施

沉渣過多主要原因為：清孔方法不當；孔壁剝落、坍塌現象嚴重，清孔泥漿指標控制不當。其防治措施有：

1)宜采用反循環清孔方式對超長鉆孔灌注樁進行清孔，徹底清除沉渣。

2)若采用正循環清孔，則應增大泥漿泵量，提高泥漿循環速度，增強泥漿攜帶鉆渣的能力，用優質膨潤土和化學外加劑如純堿提高泥漿粘度，以減緩砂粒沉淀速度。

3.5 鋼筋籠上浮的原因及防治措施

鋼筋籠上浮的主要原因為：混凝土灌注過程中，其產生的涌動力大于鋼筋籠的自重，從而使得鋼筋籠上浮。

防治措施：

1)對鋼筋籠進行固定，如將鋼筋籠固定在護筒頂部施工平臺。

2)加快灌注速度，延遲混凝土的初凝時間。

3)鋼筋籠上升時，停止澆灌混凝土，檢查埋管深度，拆除部分導管，保持埋管1.5 m～2 m，導管鉤掛鋼筋籠時，要下降導管，轉動移位脫鉤后上提。

3.6 斷樁、埋管、卡管的原因及防治措施

造成斷樁的主要原因有：混凝土坍落度大；澆灌過程不連續；灌注過程中發生埋管、卡管；發生坍孔現象。

造成埋管的主要原因有：導管在混凝土中掩埋時間過長。

造成卡管的主要原因有：骨料級配不合理；產生局部初凝現象的混凝土直接用于灌注。

斷樁、埋管、卡管的防治措施有：使用合適的混凝土配合比，同時保證連續、快速的混凝土灌注。

3.7 混凝土灌注不連續的原因及防治措施

混凝土灌注不連續的主要原因有：混凝土供應速度慢；導管出現卡管等異常現象。其防治措施有：

1)注重機械的日常維修和保養。保證混凝土拌和樓應不少于兩臺，必要時還應考慮備用商品混凝土。

2)因導管的原因而不能連續灌注時，可二次插下導管重新進行灌注，按首盤灌注的方法進行施工，可適當提高此處灌注混凝土的強度等級，導管應插入到混凝土中，埋深不小于2 m，并采用小潛水泵將導管內的泥漿抽掉，灌注的過程中，導管應上下、左右移動，目的是將導管內未抽掉的泥漿和少量的沉渣、浮漿與混凝土攪拌均勻。

4 結語

在傳統鉆孔樁施工工藝的基礎上,結合洞庭湖區的實際工程特性，從施工工藝流程、施工技術難點及處治對策、施工過程突發事故應急處治對策對湖區超長鉆孔灌注樁施工技術進行了系統研究，以洞庭湖區某高速公路實際工程為依托進行了應用，結果表明應用湖區超長樁施工技術極大地提高了成樁質量。

[1] 張啟超.湖相軟土地基超長鉆孔灌注樁施工技術研究[J].公路與汽運,2010(5):113-115.

[2] 張 平.鉆孔灌注樁常見病害的成因及防治[J].山西建筑,2005,31(10):54-55.

[3] 袁振東.超長鉆孔灌注樁施工過程中事故發生的原因及對策[J].交通標準化,2008(12):190-192.

[4] 羅德龍.超長鉆孔灌注樁的關鍵施工技術[J].交通科技,2004(5):71-72.

Research on construction technique of super-long bored pile at Dongtinghu District

Zhang Youwei

(HunanLidaCommunicationsScienceandTechnologyDevelopmentCo.,Ltd,Changsha410003,China)

In order to solve the key technical problems of the super-long bored pile at lake districts with complicated engineering geological conditions, the paper sums up the reasons for the hole collapse, necking down and broken-pile at the super-long bored pile along some expressway at Dongtinghu District, analyzes the influence of the soil quality, water, construction craft and construction mechanism on the pile quality, and points out the emergency strategies for the construction technique and accidents of super-long pile at the lake districts.

lake district, super-long pile, bored pile, construction technique

2015-05-21

張有為(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)22-0072-02

TU473.14

A