浅析济微高速公路跨铁路转体桥梁钻孔桩施工塌孔及处理措施

浅析济微高速公路跨铁路转体桥梁钻孔桩施工塌孔及处理措施

霍军军

中国铁路济南局集团有限公司工程项目管理所

摘要：在桥梁桩基钻孔施工作业过程中，因地质、水位、施工工艺等原因可能引起钻孔桩塌孔。结合济微高速公路转体桥梁钻孔桩现场施工塌孔处理实践，浅析各种钻孔桩塌孔原因，针对性的制定各种处理措施，尽可能减小塌孔对工程施工安全、工期、工程成本等带来的影响。

关键字：桥梁桩基、钻孔桩、塌孔、处理措施

桩基是一座桥梁的基础，施工过程不可预见因素多、难度大，往往会出现各类问题，尤其是施工质量将直接影响整座桥梁的总体质量，决定着桥梁的使用年限。桩基施工过程中因地质、水位、施工工艺等可能引起钻孔桩塌孔，为预防塌孔的发生和及时处理塌孔，在施工过程中一般都会采用相应的措施，从而实现塌孔现象的有效避免。本文着重介绍桩基施工中的塌孔问题，分析其产生的原因，探讨塌孔的处理方法及其效果。

1.基本概况

济微高速公路与铁路相交位于山东省济宁市东北部，由南至北分别与 G327 道路、新兖铁路、济北煤矿专用线、济宁热电厂专用线交叉。设计桥梁为2×85m 预应力混凝土 T 型刚构，采用支架现浇转体施工，主墩桩基55颗，桩长70m，采用反循环钻机成孔。场地地层由第四系全新冲积黏性土及砂土组成，在钻到55m-65m处为细砂层并伴有坚硬碎石，主要在成孔后钢筋骨架入孔前和钢筋骨架入孔后灌注混凝土前发生塌孔。

2.塌孔原因

钻孔灌注桩塌孔是一个复杂的系统过程，在由孔壁土石体的不稳定状态开始至最终坍塌体掉落的整个过程中多种因素都会影响。主要因素有工程地质、孔内外水位和施工工艺等，在施工过程中没有采取预防措施，都很容易导致塌孔现象的发生。

2.1工程地质

工程地质是钻孔桩塌孔的诱因。如果桩位处的地质条件较差，松散的砂层形成冲击覆盖层较厚，砂层中存在大块孤石、探头石或漂石等，且未采取相应的措施，则极易发生塌孔现象。济微高速公路主墩桩位地层由第四系全新冲积黏性土及砂土组成，在桩长55m-65m处为较厚砂层并存在大块石块。

现场钻渣取样照片

2.2孔内外水位

钻孔时孔内外水位压力不均衡，孔壁四周水量过多，而孔内水位水头高度不够，从而导致孔壁的整体强度变低，引发塌孔。济微高速公路主墩桩基钻孔桩施工在7-8月间进行，此时间段为雨季且降雨量较往年偏多，水位较地勘时增高形成孔内外水位压力不均衡引起了钻孔桩塌孔。

2.3施工工艺方法

施工过程中造成塌孔的因素比较多，如泥浆比、护筒埋设、钻机不稳抖动、钻机钻速、清孔排渣、钢筋笼碰壁等。济微高速公路主墩桩基塌孔主要是钻机在施工至55-65m砂层段时对泥浆比、钻速进尺速度未及时根据地质情况试验调整造成塌孔。

3.处理措施

通过组织勘察、施工单位分析济微高速公路主墩桩基塌孔的原因，制定了预防塌孔的桩基钻孔施工措施，并对已经塌孔的桩基采取处理措施。

3.1增大泥浆比重及黏度。反循环钻机在钻孔作业时泥浆比重一般在1.06-1.10之间，通过添加膨润土、火碱、纤维素等在泥浆池内造浆增大泥浆比重及黏度，将泥浆比重控制在1.15-1.20之间来加强护壁，保持孔壁稳定。同时黏度增大会使孔内细砂长时间悬浮在泥浆中，防止下沉速度过快，有效避免了沉渣过大的情况。

3.2控制进尺速度。在钻孔深度达到55m时开始放慢进尺速度，将进尺速度控制在每小时2m左右，将原有钻头护圈由一层增加至两层，可有效增加护圈与护壁的摩擦次数与时长，增加孔壁稳定。

3.3增加水道长度与小沉淀池。在护筒进水口前增加一处小沉淀池并增加水道长度使泥浆内细砂等充分沉淀再回流进孔内，防止出现沉渣过大情况。

3.4加快钢筋笼安装、混凝土浇筑速度。增加作业队伍力量，加快钢筋笼安装下放速度，充分利用时间确保桩基成孔后能够以最快速度进行混凝土灌注。

4.效果及总结

通过以上措施后济微高速公路主墩桩基钻孔塌孔现象基本解决，对已经塌孔的桩基用性状好的粘土满填塌孔，稳定两周后，采用手控冲击钻机二次成孔。冲击过程中，孔壁不断受力挤密，不再塌孔。

桩基施工时的塌孔现象比较普遍，常常会延长工期，增加工程成本，制约工程顺利进行。对于地质条件较差或者有塌孔迹象的要及时研究采取相应措施，预防桩基塌孔。

（1）发现有塌孔迹象时，应立即提钻杆，撤离钻机；

（2）已经出现塌孔事实，不得进行抽水，防止扩大塌孔范围并应及时回填塌孔；

（3）塌 孔 时 要 对 护 筒 进 行 固 定，防 止 护 筒 下 陷、下沉；

（4）及时研究施工方法工艺对塌孔的影响，如调整泥浆比、钻机进尺速度等。

参考文献：

[1]高仁虎． 桥梁钻孔桩基础常见塌孔原因与处理措施． 建设科技，2016( 24) : 116 － 117．

[2]刘创武.桥梁基础钻孔灌注桩施工及溶洞处理技术探讨[J].房地产导刊,2014(14):272,318