粉砂土地区钻孔桩施工中的问题及处理措施

【摘要】粉砂土地区土质松软，含水量大，给钻孔灌注桩施工带来了很大的难度，本文通过对杭州地铁工程钻孔桩施工过程中遇到的主要问题进行分析，总结出粉砂土地区钻孔桩施工处理护筒冒水、孔壁坍塌等问题的主要措施。

【关键词】 粉砂土钻孔桩孔壁坍塌扩孔系数

一、工程概况

杭州地铁1号线一期线路长度47.9 km,南起萧山湘湖站,下穿钱塘江, 至文泽路站，共设高架车站8座、29个地下车站(最大开挖深度29m)和29个地下盾构区间。

二、地质状况和特点

杭州地处长江三角洲南翼的钱塘江河口，经过三次大规模的海洋侵袭和河道频繁迁移，地质情况非常复杂，地层结构上表现为软土、硬土的排列叠加，地下孔隙性潜水、承压水含水层分布广泛,水量较丰富。总体地基松软，属粉砂土地质，其特点为地下车站和盾构区间开挖或掘进范围的土层主要为饱和淤泥质软土,工程性能差。 [1]

三、钻孔桩施工特点

钻孔桩施工是利用钻机钻孔、护壁成孔和就地灌注水下混凝土技术成桩的一种施工技术。在现场桩位上直接成孔，然后在孔内安放钢筋笼或加深层探测器，最后浇筑混凝土成桩。因其具有广泛的适用性、成熟的施工工艺及较低的造价而成为目前我国最为常用的基础类型。钻孔桩有其特有的承载力大、噪音低、施工安全性好等诸多特点。

四、钻孔桩出现的问题及处理措施

由于粉砂性地质的特殊性，土质松软,具含水量高、孔隙比大、低强度、高灵敏度、高压缩性、低渗透性,有较明显的触变、流变特性。开挖时强度骤然降低，土体易扰动, 对围护结构的变形影响较大，在施工过程中出现了一些问题。以下是出现的一些问题和措施。

1、护筒冒水

原因分析：护筒周围土质松软不密实，护筒内水位相差太大导致护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和位移，造成成孔偏斜，甚至无法施工。

处理措施：埋护筒时，坑底与四周选用最佳含水量的粘土层分层夯实；增加护筒长度，在护筒适当高度开孔，使护筒内保持有1～1.5m的水头高度；起落钻头时，防止碰撞护筒。

2、孔壁坍塌

原因分析：主要是由于土质松散，加之泥浆护壁不好；护筒埋设不好；筒内水位不高；提住钻头钻进，钻头钻速过快，或空钻时间太长，都易引起钻孔下部坍塌；或成孔后待灌时间和灌注时间过长。成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。成孔中，排出的泥浆不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，均为塌孔的兆头。

处理措施：在松散易坍土层中适当深埋护筒，密实回填土；加膨润土使用优质泥浆，提高泥浆比重和粘度；升高护筒，终孔后补给泥浆，保持要求的水头高度；保证钢筋笼制作质量，防止变形；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，防止碰撞孔壁；成孔后，待灌时间一般不应超过3h，并应尽快灌注速度，缩短灌注时间；在钢筋笼未下入孔内情况下，将砂、粘土混合物回填到坍孔深以上1～2m，或全孔回填并密实后，再用原径钻头和优质泥浆扫孔；在钢筋笼碰孔壁而引起轻微坍塌的情况下，用直径小于钢筋笼内径的钻头以优质泥浆扫孔或用导管清孔。

3、桩孔偏移倾斜：成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

原因分析：钻机安装不平，或钻台下有虚土产生下均匀沉陷：桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜，遇旧基础或大弧石等地下障碍物，土层软硬不均或基岩倾斜。

处理措施：钻机安装周正、水平、稳固，护筒不偏斜，钻杆不弯曲，主动钻杆保持垂直；增添导向架，控制提引水龙头，尽可能采用钻铤加压，清除地下障碍物；除软硬互层采用轻压慢转技术参数外，从 软塑粘土层，尤其流塑粘上层和砂层进入硬塑粘土层或从软土层进入基岩时，笼状钻头下端的锥形导向小钻头需改用平底导向小钻头，或者直接用不带导向小钻头的平底钻头钻进；用砂、粘土混合物回填至偏斜处以上1~2m，待密实后用平底合金钻头轻压慢转纠斜，在基岩面发生倾斜时，可投入20~40mm粒径碎石，略高于偏斜处，冲击密实后用平底合金钻头。

4、扩孔系数难以控制、

原因分析：施工过程中，淤泥层超厚，地下水含量大，钻头直径较大，均能引起扩孔系数大，控制难度大。

处理措施： 调整钻头尺寸、类型。改小钻头直径，钻头直径不能大,一般情况钻头直径要小于设计孔径1到2厘米。但不能小的太多,否则不能保证孔径。

其次在工艺上要控制, 在钻孔桩穿越淤泥层和砂性岩层时，采用冲击力小的钻机，如旋转钻，尽量减少对地层的振动。要减压钻进,一般保持在配重压力的80%左右,就是让钻头钻杆和孔中心尽量保证在一条直线,晃动幅度不要太大。还有在容易塌孔的地层(如松散砂层)保持泥浆比重粘度,防止塌孔造成不必要的浪费混凝土。 一般计算充盈系数中的理论方量是按照设计孔深来计算，一般孔深不要超过设计深度太多,满足大于等于设计孔深就行了,大多数也就是一二十公分。 调整泥浆性能参数，混凝土的计量和后台搅拌一定要准确，避免造成人为的造成充盈系数过大。

五、结束语

钻孔桩施工目前是桩基础施工最常用的施工方法，在粉砂土地区施工，需事先对工程地质资料进行详细、全面的分析、研究，掌握工程地质的一般特点和特殊部位的特殊性，以便针对性地采取措施。对常出现的问题进行分析，及时调整相应的施工工艺措施，克服各种复杂地质情况，从而解决施工难度，缩短施工周期，提高桩基质量，保证工程安全，最终减少施工经济成本和质量成本。