复杂地质条件下冲孔灌注桩常见质量问题及控制措施

复杂地质条件下冲孔灌注桩常见质量问题及控制措施

卢建军

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摘要：结合广东沿海地区某高速铁路站房冲孔灌注桩基础施工情况，分析介绍了现场复杂地质条件下可能产生的质量问题及采取的相应质量控制措施。

关键词：复杂地质；冲孔灌注桩；质量问题；控制措施

前言

泥浆护壁冲孔灌注桩施工工序复杂，且为水下作业，存在很多不可预见因素，极易造成工程质量事故。本文介绍了广东沿海地区某高速铁路站房工程冲孔灌注桩基础施工中，针对现场复杂地质条件下可能产生的质量问题的分析研究，以及有针对性地采取的一系列行之有效的控制措施，希望对类似工程施工提供良好的借鉴。

1冲孔桩施工中常见质量问题及原因分析

1.1缩孔、塌孔

由于场区存在较厚的软土层，地下水丰富，设计持力层埋藏深度较大。基础须穿越淤泥层、淤泥质粉质粘土层、砂砾层等整体性较差的土层，极易造成缩孔、塌孔等现象，还可能引发卡锤等事故。具体原因有：

1.因地面土质松软，极易造成护筒、桩机倾斜导致冲锤或掏渣筒撞击孔壁引起孔壁坍塌。

2.泥浆粘度、比重偏低，起不到护壁的作用。

3.孔内泥浆面低于孔外水位，导致地下水反灌冲刷孔壁。

4.在淤泥、流砂、破碎地层或松砂层等易塌孔土层中进尺太快。

5.下钢筋笼时撞击孔壁引起孔壁坍塌。

6.清孔过程中加入清水或稀泥浆速度过快，过于集中，造成孔内局部位置泥浆比重快速降低，导致塌孔。

7.成孔后未及时灌注混凝土，增加塌孔可能性。

8.混凝土灌注过程中因灌注速度过快、不均匀，孔内泥浆对孔壁扰动较大，造成混凝土面以上发生塌孔、缩孔等现象。

1.2梅花孔

因本工程地质多为软土层，整个冲孔过程中泥浆比重及粘度按较大值控制。但局部土层为硬质土层，在硬质土层中钻进时，由于泥浆比重太大、冲程太小等原因极易造成桩锤不转动，桩锤沿同一轨道冲进而产生梅花孔。

1.3孔底沉渣过厚

孔底沉渣厚度是直接影响桩基承载力及桩基沉降量的关键因素，造成沉渣过厚的原因主要有：

1.因该工程桩基孔深较深，仅通过泥浆循环清渣效果不理想。若清孔方法选择不合理，会加长清孔时间，增加塌孔可能，也可能会导致孔内沉渣无法清除。

2.清孔中泥浆比重下降过快，因大比重泥浆循环时间不足导致孔内沉渣无法排出，沉渣厚度不能满足要求。

3.灌注混凝土时孔底沉渣厚度太大、沉渣粒径过大、泥浆比重过大都可能导致混凝土灌注时，混凝土的冲击力不能完全将桩底沉渣及泥浆反起，造成混浆，导致桩底沉渣厚度不能满足要求。

2常见问题的控制措施

2.1缩孔、塌孔控制措施

1.在桩机底垫钢板及设置限位挡块，加大桩机机底受力面积，防止桩机在施工中倾斜、移位。局部土质太差的位置，还需采用较好土换填表层土后再进行桩机就位。桩机就位时，严格控制桩机平面位置及垂直度。

首节护筒埋设采用挖埋法，护筒埋设深度不小于1.5m，护筒面高出地下水位至少1.5m且高出地面30～40cm，使孔内泥浆面高于孔外水位或地面。护筒与孔壁之间用粘土分层填实，然后采用砂袋堆垒护筒周边至护筒顶，防止护筒埋设不稳固或地面水流入孔内引起孔口坍塌。护筒埋设平面位置偏差不大于5cm，护筒斜度应小于1％。若发生斜孔、弯孔、缩孔、塌孔以及地面沉陷等情况，必须立即停止冲进，经采取措施校正、加固后，方可继续施工。

2.采用在原地挖设泥浆池并选用优质黄粘土造浆。为防止泥浆渗漏和地下水渗入泥浆池内影响造浆，在泥浆池内侧衬一层土工布。

施工中根据不同土质情况，严格控制泥浆比重，当地质变化如穿过淤泥层、砂层时需随时测定泥浆比重，并根据测定值指导现场施工，严格控制泥浆面标高，确保泥浆面标高高于护筒出水口。遇流砂、软淤泥、破碎地层、松砂层时进尺不能太快，严格控制泥浆比重及冲进速度等，以免扰动孔壁而引起坍孔、扩孔或卡钻事故。具体控制要点如下：

（1） 在护筒刃脚以下2m内：泥浆比重控制在1.2~1.5，低锤密冲，冲程不大于1m，土层不好时宜提高泥浆比重，必要时投入黏土块夹小片石。

（2） 粘土层：加入清水，利用冲击造浆，冲程1~2m，经常清除钻头上泥块，必要时泵入稀泥浆。

（3） 砂土层：泥浆比重控制在1.2～1.5，冲程2~3m，必要时投入黏土块，勤冲、勤掏渣。.

（4） 砂卵石层：泥浆比重控制在1.3左右，冲程3~4m，加大冲击能量，勤掏渣。

（5） 风化岩：泥浆比重控制在1.2～1.4，冲程1~4m，如岩层表面不平或倾斜，应抛入20～30cm厚块石使之略平，然后低锤快击使其成一紧密平台，再进行正常冲击，同时加大冲击能量，勤掏渣。

（6） 软弱土层或塌孔回填重成孔：泥浆比重控制在1.3～1.5，小冲程反复冲击，冲程1m左右，需加入粘土块夹小片石。

3.严格成孔验孔程序。孔深及入岩深度满足设计要求后进行桩基二次校正，并采用验孔器检孔。验孔器由钢筋制成，外径同设计桩径，长为6m，吊于桩机钢丝绳上，直至能顺利放入至孔底为止。验孔合格后，方可进行清孔，下放钢筋笼。

4.成孔后及时进行相关工序施工及验收，尽可能缩短下放钢筋笼及导管的时间，及时灌注混凝土。特别是二次清孔过程中，泥浆比重大幅度降低，极易发生塌孔，必须及时检测泥浆比重、沉渣厚度、含砂率及黏度等数据，符合规范要求立即灌注混凝土。

5.清孔过程中经常测定泥浆比重、粘度及沉渣厚度，根据实际情况调整，保证孔内泥浆比重均匀下降。若孔底沉渣厚度较小，在确保泥浆比重均匀下降的前提下可以适当加快清孔速度，合理减少清孔所需时间。

2.2梅花孔的控制措施

该工程采用十字锤，所选用桩锤在锤顶与提升钢丝绳连接处设置有桩锤自动转向装置。施工中经常检查装置的灵活性，当土质要求小冲程冲进时，每冲击一段需换用高冲程冲击1～2次，使锤转动。

2.3孔底沉渣过厚的控制措施

1.需采用抽渣筒进行清孔，再配合桩锤加优质泥浆循环对桩孔进行清底。

2.清孔中泥浆比重下降不能过快。在清孔过程中经常测定泥浆比重、粘度及沉渣厚度，根据实际情况调整泥浆比重。

3.混凝土灌注前必须严格检查桩孔及泥浆相关参数，孔深、沉渣厚度必须满足设计要求，泥浆比重小于1.25，含砂率不大于8%，黏度不大于28s。

4.必须确保水下混凝土灌注时具有良好的和易性，坍落度控制在180～220mm。

5.开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离为0.3～0.5m。

6.本工程施工中，经过计算并充分考虑相关因素后，确定首灌混凝土控制原则为:

（1） 混凝土余量少于3m3的混凝土罐车不得进行首盘混凝土灌注，确保首灌后混凝土埋管不少于1m。

（2） 灌注过程必须连续，首盘混凝土灌注速度要尽可能快，否则会影响首灌混凝土的冲击力和排淤能力，进而影响桩尖嵌岩质量。

3结语

通过对重点、难点的技术攻关与现场控制，该工程灌注桩施工过程顺利，未出现明显塌孔及钢筋笼上浮等质量事故，单桩混凝土灌注充盈系数控制在1.15～1.25范围内，平均1.19，达到预期的成本、质量控制目标。经专业检测机构采用声波反射法、超声波透射法及钻芯法等检测方法对该工程桩基进行质量检测，检测结果为：I类桩53条，II类桩5条，桩底沉渣厚度及桩端岩性满足设计及规范要求，桩基质量良好。通过对本工程复杂地质条件下桩基础施工可能产生的质量问题的分析研究及有针对性地采取的质量控制措施的总结，希望对类似地质条件下的桩基础施工提供良好的借鉴。

参考文献

[1]陈相超.冲孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用分析[J].科技资讯,2023,21(15):97-100.

[2]伏茂,杨东林,张健等.建筑工程冲孔灌注桩施工技术应用控制[J].工业建筑,2023,53(S1):764-765.

[3]康三环.岩溶地质条件下基坑冲孔灌注桩施工要点研究[J].福建建材,2023(05):96-98.

[4]陈平勇.引水工程冲孔灌注桩竖向抗拔静载试验探讨[J].黑龙江水利科技,2023,51(04):78-81.

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