地质工程中串桩现象发生的原因分析

【摘要】本文分析了在地质工程中出现串桩现象的原因，主要包括：地质原因、设备原因以及施工原因。并通过相关方法力求减少串桩现象的出现，让施工单位和设计人员得以在设计与施工过程中，尽量避免串桩现象的出现，以不断提高工程施工质量。

【关键词】地质工程 串桩 制桩

串桩是指在建造柱桩时邻近的柱桩互相连接，使周围桩体的石料流淌到附近的桩体中，导致周围的桩体出现松弛或坍塌的现象。串桩现象的出现不仅会增加施工难度，如果不及时处理会直接影响工程的质量，造成严重的后果。引起串桩现象发生的原因主要有以下四个种。

1 地质原因

1.1 水敏湿陷性地层

水敏是指当与地层不相符的液体流进地层时，会引起粘土的膨胀、分解和移动，从而出现渗透率降低的现象。水敏湿陷性地层是指某些岩层遇到泥浆中的自来水会发生吸水膨胀、遇水溶解以及破坏岩层的渗透率等现象。一般粘土层、页岩、石膏、低压油层等都属于水敏性地层[1]。如果施工的地层属于水敏性地层，在制桩的过程中，通过水的冲洗和浸泡，在桩孔的周围就会形成水敏区，降低周围土质的强度，引起串桩现象的出现。例如在进行西柏坡电厂的柱桩处理时，串桩现象是在地下水位5m以上出现的，这说明水敏性地层是引起串桩现象发生的原因之一。

1.2 软硬不均地层

软硬不均地层也是引起串桩现象发生的原因之一，当钻孔从软层过渡到硬层时，钻孔速度会降低，振冲器会长时间停留在硬层区，高压水会长时间的冲洗导致软层区的孔径扩大，从而引起串桩现象的发生。

1.3 填土层

填土层也是引起串桩现象发生的主要原因，由于填土层的土质疏松，凝结强度低，粒径各不相同，在制桩的过程中填土层的孔径远大于原土层的孔径，邻近桩体的土质变薄强度降低，就会增加串桩现象发生的机会[2]。如果在施工过程中遇到大块石头，更容易导致振冲器的偏离从而引起串桩现象的出现。

1.4 透水地层

当振冲器通过透水层时，水穿过透水层从周围的柱桩中窜出，并将透水地层中的砂石和泥土一起冲走，这时就会桩体会出现孔洞现象从而引起串桩现象的发生。因此，透水地层也是容易造成串桩现象发生的原因之一。

2 设备原因

2.1 制桩机具

弯曲的导管、连接凸缘盘与导管的垂直度、插芯内径距离整个圆心的偏移差值、减震器拉杆的松紧程度、减震器的损坏以及出水口的磨损程度都是造成桩孔偏移，引起串桩现象发生的主要原因。

2.2 起吊机具

起吊机具方面出现的问题也会引起串桩现象的发生。起吊机具包括普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机俗称汽车吊，和履带行走装置的全回转动臂架式起重机俗称履带吊，以及专用的井架[3]。根据工作时的工作情况可以看出，汽车吊在工作时最容易导致串桩的发生。履带吊在工作时是以制桩的整个长度为基础，将压强非常大的水管和缆线在顶部的位置稳固住；汽车吊在工作时，会经常转臂挪动，使数十米的电缆线和水管只能悬空吊在导管上方的横拉杆上，这种情况就会产生偏斜力，很容易造成导管的弯曲，造成桩孔的偏移从而引起串桩现象的发生。另外一方面由于正常的履带吊的滑轮组直径都比较大，在4-6环绳的作用力下会产生非常大的抗扭能力，基本可以与振冲器的反扭矩力平衡，而汽车吊是悬挂在旋转挂钩上的，没有抗扭力，这一点在施工过程中表现的非常明显[4]。在同一个工地使用同一个振冲器，履带吊在制桩过程中大绳根本不需要人拉，但是汽车吊在制桩时大绳会紧绷住，随着振冲器逐渐下沉，上方的导管就会弯曲，经常需要转动吊车的大臂来调整导管的垂直度，稍不注意桩孔就会偏移，从而造成串桩现象的出现。

2.3 施工原因

不正常的施工原因也可以引起串桩现象的出现。例如：由于钻孔时比较密实导致水量太大制桩时间太长；在进行钻孔密实阶段时设备不能正常工作导致设备停留在孔内的时间太长；在进行钻孔工作前，没有清扫土地表面的石子，导致振冲器在工作时会偏离桩孔的位置，在刚开孔时就造成桩孔偏移又不能及时调整；汽车吊在施工时放绳速度过快，使桩孔的位置偏移或者放绳速度过慢导致桩孔孔径太大；汽车吊在制桩时大绳绷得太近使导管弯曲又不能及时修正，这些在施工时出现的问题都很容易引起串桩现象的出现。

2.4 设计要求过高

设计要求过高是指在施工过程中安全系数要足够高，在制桩时例如密实电流、振冲器留在桩孔内的时间、密实段的长度以及填料量等参数要达到更高的要求，而制桩参数的提高，必然会导致制桩时间增加，填料量增多，桩孔的直径超长等问题的出现，使串桩发生的机会增加。例如在对华南某电厂冷却塔地基30KW振冲碎石桩设计时，桩长为11.5m，桩孔直径为890mm，桩与桩之间的距离为1.5m。制桩参数比合理参数的要求要高，电流设置为60A，振动时间设置为8s，上提长度设置为1.5m，在施工过程中就经常出现串桩的现象[5]。根据对相关数据的研究发现连续性电流较大会造成桩孔的直径增加，是引起串桩现象发生的重要原因。

3 有待解决的问题

3.1 深部或底部出现串桩现象

串桩现象出现在深部或底部时，绝大多数是由于桩孔偏斜造成的，串桩现象发生后，会出现桩体的顶部塌陷或未塌陷两种情况。串桩区域的上方会出现空洞或严重松散的现象，这种现象又不容易被发现，或者知道串桩现象的发生，但不知道与哪个邻近的桩体串通，随着时间的推移上方的承载压力增大，就会出现桩体从上到下松垮或塌陷的现象，造成严重的事故隐患；如果是桩体的顶部出现塌陷现象，桩体会从下到上开始松动，在进行事故处理时，只能对上部的桩体进行加密，下部的松散段很难处理。

3.2 串浆

在制桩过程中如果出现邻近桩体串水冒浆或者自身不冒浆，在桩体与桩体之间形成水通道桩体却不塌陷的现象，这种情况是由于地层含有透水层引起的，往往会成片的出现。这种状况造成的后果就是桩体间的土会被冲走，导致孔洞或松动区域的出现，而且随着串浆量的增大会不断增大，虽然还未塌陷，但桩体间土的强度已经降低，会造成地基承载力下降的后果。随着时间的慢慢推移，桩体间土的密实度会逐渐降低，也可能会在孔洞或者松散的部位继续破坏，因与地层有关，影响的范围会逐步扩大，可能会形成大片的软弱地基，因此，串浆对施工的危害性要引起足够的重视。

4 结束语

串桩现象是在振冲碎石的施工过程经常出现的事故，设计以及施工单位都应最串桩现象引起足够的重视，对引起串桩现象出现的原因不断改善，避免串桩现象的出现，使振冲碎石桩的施工技术更加科学、完善。

参考文献

[1] 宁晋生，武冬生.振冲碎石桩串桩原因分析与处理[J].探矿工程（岩土钻掘工程）.2010（3）：23-24[2] 谢斌，蒋祖浩.振冲碎石桩处理工业厂房软土地基[J].西部探矿工程.2011（8）：56-57

[3] 杨春涛.振冲法（碎石桩）在海南的应用实践与体会[J].西部探矿工程.2012（3）：18

[4] 李建忠，赵丽芳.振冲碎石桩加固地基施工应注意的事项[J].同煤科技.2012（4）：12-13

[5] 鲁明，蒋祖浩，张小军.应用振冲碎石桩处理饱和软土地基[J].西部探矿工程.2010（10）：16