大口徑鉆孔孔壁穩定性研究

魏天翔

摘 要：近年來，我國基建事業發展蓬勃，地質鉆探應用也愈加廣泛。大口徑鉆孔是鉆孔灌注樁的重要分支，其鉆孔孔徑大，對地質穩定性以及鉆孔質量也有直接影響。相關生產單位應當要了解大口徑鉆孔孔壁穩定性的相關穩定因素，減少客觀環境因素對鉆孔生產的影響，全面提升鉆孔的安全性和效率。本文將大口徑鉆孔孔壁作為研究對象，分析孔壁穩定性的影響因素，并結合生產現狀提出了一些改良措施可建議，希望能夠相關單位提供參考借鑒。

關鍵詞：大口徑;鉆孔;孔壁;穩定性

鉆孔灌注樁鉆孔過程中受到的應力種類多，對地質穩定影響程度大。常見的應力有地層土壓力、地下水位以及土體的蠕變、地下水位壓應力等。因為成孔時、澆筑混凝土前，整個孔壁不穩定，缺乏支撐，因此會出現滑裂、坍塌等風險。相關施工人員應當針對不同的土質鉆探情況分析孔壁的穩定性，并做好孔內泥漿護壁管控，以此來預防孔壁坍塌。

1.大口徑鉆孔孔壁穩定的基本前提

在現代工程建設施工中，巖土性質特殊，鉆孔施工環境復雜，具有隱蔽性高、影響因素多等問題，施工人員應當遵循靜力學、土力學、流體力學的基本原則，結合現有的鉆孔施工經驗，因地制宜分析影響孔壁穩定性的因素，及時提出有效地解決措施和方法。現分析大口徑鉆孔孔壁穩定性的基本要求。

1.1靜力平衡

靜力平衡要滿足孔壁巖土側壓力+地表受外界附加應力×外界附加應力的傳遞系數≤巖土內應力+沖洗液水頭壓力+圓環應力。

1.2地表滲流

在一定的時間內，鉆孔應同時滿足地層靜力平衡和地層滲流條件;一旦地下水存在水頭壓差，整個下部巖土顆粒順著滲流特征運動的可能性就會增加，嚴重時可導致整個巖土顆粒沿著壓差方向直接沖擊孔壁，導致鉆孔系統晃動、破裂、傾倒。加強地層滲流控制需要相應的技術人員做好孔內水壓力控制，最好讓孔內水頭壓力遠大于地下水壓力。建議孔內隨機沖洗液的水頭壓力和該位置的地下水壓力差值大于2×10 4 （P a ） 。

1.3蠕變影響

巖土都具備“蠕變”特征，隨著時間的推移，巖土的變形量會不斷增加，一旦變形量累積到一定程度就會導致孔內局部坍塌;此外，一些巖土因為長時間在水中浸泡會發生軟化，也會對整個孔壁產生直接影響，直接威脅到孔壁穩定性。

2.影響孔壁穩定性的因素

2.1客觀因素

巖土性質和地下水穩定性是影響孔壁穩定性的客觀因素，這些影響是不可避免但可減緩的。從孔壁穩定性特征來看，所支撐巖土粘黏性、摩擦角、蠕變性會直接影響孔壁耐久性，影響程度最大的為黏性土;地下水滲流會直接沖擊孔壁，多表現為水位突變侵蝕、滲流沖擊。因為地下承壓力地埋深大，上部或可設置隔水層，鉆孔穿過上覆隔水層時候，地下承壓力也會大于孔內的壓力，順帶巖土顆粒涌入孔內，直接影響整個隔水層的穩定性。

2.2工藝技術影響

灌注樁成孔的工藝較多，其中包含了正循環和反循環兩種。在相同的條件下，正循環和反循環產生的壓力方向不一樣，若沒有采用正確的工藝技術，選用錯誤鉆孔方式，會增加孔壁開裂風險;此外，泥漿在孔壁內部始終保持著運動狀態，泥漿和鉆孔流速方向一致，流速越大、摩擦就越大，會增加泥漿以及巖土對護壁的傷害。這需要施工人員選用科學的施工工藝，實現排渣和孔壁穩定目標。

2.3人為因素

施工人員的主觀能動性也會影響大口徑鉆孔孔壁的穩定性。若施工單位沒有選用科學的施工組織設計，應用科學的人工、材料、機械管理，都會增加巖土層施工難度，影響成孔質量。首先，參與鉆孔的施工人員專業技術能力、職業道德認知、身體健康狀態都會影響鉆孔的效率和質量;其次，施工方案選擇，施工計劃安排不科學、不合理，會導致孔壁維護不到位，嚴重影響施工質量;最后，現場施工管理力度和方法會影響孔壁穩定性。施工單位應當加強監督、應用專業的管控策略提升施工質量。

3.對于提升大孔徑鉆孔孔壁穩定性的措施建議

綜上所述，影響大孔徑鉆孔孔壁穩定性的因素較多，包含有水文地質環境、鉆孔機械選用、施工人員的專業影響。為了保證大孔徑鉆孔孔壁的穩定性，相應的施工人員應當因地制宜，采用科學的施工措施和方案，多借鑒類似工程的經驗，進而制定出科學的鉆孔方案和施工計劃，保證鉆孔質量。

3.1加強人員管理

為了減少現場施工的風險，相應的施工單位要加強管理，針對現場的施工資源如人力、機械、材料等因地制宜做好資源部署和人員管理。建議加強現場監督，對比常見的工案例提前分析可能存在的施工隱患，做好技術交底工作，讓參與施工的人員都知道安全施工的重要性和方法，進而保證施工方案的科學執行。建議制定嚴格的交底監督制度，讓參與人員參加安全考試、簽字確認后才可考慮上崗;與此同時，加強現場技術指導，施工技術人員要擔負起技術管理責任，要堅持以人為本，不斷提升施工人員的安全警惕性、專業施工技能和綜合素質，增強其責任心和主觀能動性，最終保證各項技術要求都能被完成。

3.2制定科學鉆孔方案

施工人員應當針對巖土的性質、施工環境的水文地質環境以及現有的施工資源語義分析，分析施工現場可能存在的不利因素，進而制定科學、完善、高效的施工措施。

3.3做好技術管理

影響大口徑鉆孔孔壁穩定性的因素較多，相關施工人員應當了解孔壁坍塌對工程的經濟性、安全性的影響，當出現安全隱患時候要及時分析泥漿損失的原因，采用積極的應急措施，若出現了泥漿漏失風險，就應當及時監測，核對，進行加固或者疏導處理;若已經發生了孔壁坍塌，施工技術人員需要因地治理，要提升泥漿的性能和穩定性，可采用軟土地基處理方式如高壓旋噴、深層攪拌法加固軟土地基，促進成孔。

4.結語

綜上所述，影響鉆孔孔壁穩定的因素較多，施工人員應當了解鉆孔穩定性的要點，分析巖土層的穩定性和影響其穩定性的因素是關鍵，分析哪些因素在一定條件下會發生變化，以及這種變化對孔壁穩定的利弊，在施工中對其采取維護、加強、防止和避免等措施。建議施工單位客觀分析巖土性質、地下水以及孔徑影響，優化施工方案，做好施工人員教育和現場管理。

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