桥梁钻孔桩基础常见坍孔事故原因分析与处理

扶杰

【摘 要】文章结合桥梁钻孔桩基础施工实践，通过分析桥梁钻孔桩坍孔形成的原因，提出了施工中处治钻孔桩坍孔的有效预防及处理办法。

【关键词】桥梁；钻孔桩；坍孔；成因；预防；处理

引言

近年来，桥梁工程大规模兴建，钻孔灌注桩桥梁基础所占的比例有较大增加，而在桥梁钻孔桩基础施工中，塌孔是常见事故，它不仅给正常施工带来众多困难，严重的塌孔还直接影响到施工以及工程进度，并造成较大的经济损失，由于钻孔施工工艺的特殊性以及引发塌孔的因素十分复杂，目前对塌孔事故的处治仍缺乏成功的经验和有效的措施，本文对常见塌孔事故的成因及处理措施做一阐述。

一、影响塌孔的因素分析

（一）护筒的埋置

护筒具有固定孔位防止塌孔的功能，因此，埋设护筒必须按施工操作规程进行，否则，常常引发塌孔，主要有以下几种原因：①护筒埋深过浅，特别是没能将护筒埋置在稳定的砂砾（土）层上；②护筒顶面标高低于河床的常水位或其他积水位；③护筒中心偏离孔位中心，致使钻孔时钻锥碰撞孔壁；④护筒外围回填的粘土不够密实，钻孔过程中因渗漏造成塌孔。

（二）地表水与渗流

若孔口附近排水不良或严重积水，地表水流就会通过渗流对孔壁产生渗透压力。既不利于泥浆护壁层的稳定，又降低了孔壁的整体强度；严重的渗流还会因孔壁发生管涌而发生坍孔。因此，钻孔前应将孔口一定范围的地表积水排除，以保持孔口排水通畅，防止地表水渗入孔内造成坍孔。

（三）泥浆性能

在泥浆指标性能中，泥浆比重是影响孔壁稳定的主要指标。泥浆比重增大，钻孔中泥浆对孔壁的压力也就越大，孔壁就越稳定；反之，泥浆比重过低，其护壁作用就会降低，坍孔的可能性就会增大。一般情况下，泥浆比重应控制在1.2～1.6范围。

二、坍孔的预防

（一）护筒埋设要符合规范要求

护筒埋设必须注意护筒顶端高度和底端埋设深度以及护筒本身质量。护筒除了具有固定桩位、引导钻头作用外，还具有保持孔内水位（泥浆）高出地下水位或施工水位一定高度，形成孔内向孔壁的静水压以维护孔壁免于坍塌的作用。护筒顶高出地下水位或施工水位的高度要求与钻孔方法、地层情况有关。采用反循环钻孔方法时，护筒顶应高出地下水位或施工水位2.0m以上，采用正循环钻孔方法时，应高出1.0～1.5m以上。这时要注意护筒设有缺口时，护筒高度应从缺口底端算起，另外注意当地质不良（如松散的粉砂、细砂等砂类土），容易坍孔时，应比同类钻孔方法而地质好不易坍孔时的孔内水头提高0.5m以上。护筒埋设主要有挖埋式、填筑式围堰筑岛式、深水平台式几种方法。河道内施工水深≤3m时，可采用围堰筑岛式埋设护筒，若河床为淤泥或软土，应挖除换填黏土或沙土，换填有困难时，应采用长埋护筒方法，将其底端沉入河床土层中，埋置深度不得小于3m。当水深大于3m时，采用平台式护筒。护筒本身质量，要求连接处能抗拉、抗压、不漏水。

（二）钻孔方法的选用

宜采用正循环钻孔方法，而不用反循环钻孔方法。这是因为：一是对孔内水头高度要求不同：反循环较正循环要求较高，增加了筑岛高度和护筒长度。这是因为前者的泥浆相对密度要求小于后者，需要较高的水头来弥补泥浆相对密度小而使孔壁侧压力减小的损失，以维护孔壁稳定。二是对孔壁的保护作用不同：正循环的泥浆是从钻杆内压入而从钻杆外的孔壁内上升至孔口，泥浆对孔壁有一个向上的流动分力，有助于孔壁的稳定；而反循环的泥浆是由孔口向下流至孔底，再由钻杆中心吸上，泥浆下流时对孔壁增加了坍塌的可能性，这也是反循环孔内水头要求较高的原因之一。

（三）接长护筒

若护筒底部孔壁全部下坍，形成漏斗状，护筒就会在坍孔时落入孔内。遇有这种坍孔情况，我们采用了接长护筒的处理措施。具体做法是将坍孔深度内的泥浆排除，再按坍孔深度接长护筒。例如：某桥梁钻孔时在护筒底部发生坍孔，坍孔高度为1.3m。在处理坍孔时将原护筒接长1.5m，并重新予以埋置。这一做法使坍孔得到控制。应当注意：处置坍孔一般不能对坍孔采取先回填再重钻的措施，这样做并不能使坍孔得到根治。因孔内积水（或含水量偏高）很难将回填土夯实，在重新钻孔时原回填的砂（土）还会坍落。在这方面我們有过失败的教训。例如：还有一些其他的大桥都是在钻孔中发生了严重坍孔，我们先采取了回填粘土再重新钻孔的措施，其结果在扩孔时原坍孔部分再次坍落，既造成了经济损失，又延长了工期。

（四）斜孔、偏孔、弯孔

钻机支垫要稳固可靠；根据地质柱状图，结合实践经验，在进入溶洞前抛小片石与粘土块，严格按小冲程钻进（冲击钻）；安装钻机时要使转盘、底座平正，确保起重滑车缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一根竖直线上，并经常检查校正，确保钻机导向架结构尺寸，钻杆接头和垂直度应逐项检查，及时调整；在倾斜岩面、粒径悬殊砂砾层或软、硬地层交界处钻进时，旋转钻应吊住钻杆控制进尺，并低速钻进，冲击钻应用小冲程或投土石混合物冲平后再钻进；扩孔处应慢速、低冲程或低压钻进。因钻机移位造成的应调整钻机修孔，严重的则回填重钻；因基岩或探头石造成的，则应回填硬度高于基岩硬度的小片石和粘土块至斜孔、弯孔和偏孔起点以上0.5m，重钻反复多次纠正，直至满足要求为止，严重的可灌注水下砼至斜孔、弯孔和偏孔起点以上一定高度，待强度达到预定要求后，重新施钻（冲击钻）；旋转钻出现偏孔、弯孔、斜孔，应上下反复扫孔。

（五）设置混凝土护筒基座

在松散的河床上进行钻孔施工，护筒常常因沉陷发生坍孔，为此，在钻孔施工中应采取在护筒底部设置混凝土底座的措施来解决坍孔问题，具体方法如下：①在护筒底部现浇宽50～60cm、厚20～30cm的环状混凝土基座，其内径要比护筒直径小2～3cm。②将护筒设置在混凝土基座上，并在护筒外围回填黏土夯实，设置混凝土基座既弥补了护筒高度的不足，又使护筒底部孔壁得到加固，钻孔中即使发生轻微的坍孔，只要混凝土基座不倾斜、不下沉，就不会影响钻孔施工的正常运行，因而能有效地预防坍孔的发生。（六）孔内砼面高度较高时的断桩处理

孔内砼面高度较高时若由于导管拔出砼面而断桩，在砼初凝前可以用两次导管插入法，将导管底端加底盖阀，插入砼面约1m导管料斗内注洒砼时，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行水下浇筑砼、施工，由于要克服泥浆对导管的浮力，砼面较深的不宜采用，此方法使用时必须由有经验的工程师现场指导，导管长度，吊预制砼球阀铁丝长度，铁丝抗拉强度，砼面实际位置等数据必须要加以确定，当断桩后停顿时间较长而不能采用两次导管插入，可采用补桩的办法即在设计桩位两侧补做两根加桩、顶部设盖梁，以扁担桩的形式对原桩进行补强。

结束语

为避免钻孔桩坍孔事故应督促施工方认真作好清孔，防止泥浆过稠及坍孔。开始浇注混凝土时尽量以积累的混凝土产生的冲击力克服泥浆阻力。为防堵管尽可能提高混凝土灌注速度并快速连续灌注，使混凝土和泥浆一直处于流动状态。严格按操作规程灌注混凝土及提升导管，灌注前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时解决。

参考文献：

[1]李海瑞.桥梁钻孔桩基础常见坍孔事故原因分析与处理[J].内蒙古与运输，2000，03：7-8.

[2]特古斯.桥梁钻孔桩基础常见塌孔原因分析及处理措施[J].内蒙古科技与经济，2007，08：349.

[3]高雪山，周业杰.浅谈桥梁钻孔桩坍孔的预防与处理[J].科学之友，2011，10：75-76.

[4]尹益君.浅谈钻孔桩施工质量事故的预防和处理[J].科技创新导报，2008，30：58+60.