钻孔灌注桩工程中地下障碍物的处理技术分析

赵晨洋

【摘要】深埋地下的建筑基础、水井及河塘堤岸埠头等的废弃构筑物和场地土层中地史时期形成的某些地质体都可能成为现今钻孔灌注桩施工的障碍物，给施工带来较大的困难。本文介绍了从实践中积累的各种地下障碍物的清除方法，对遇类似情况时具有一定的现实参考意义。

【关键词】基桩施工；钻孔桩；地下障碍物；清障处理

【Abstract】Cover up abandoning of underground building foundation， water well and the river pond dike shore wharf first to construct thing and place soil layer deeply all may become to drill a hole to infuse to note a stumbling block of construction at present in some geology bodies of ground formation with period history， give to start construction to bring a bigger difficulty. The article introduced the clearance method of various underground stumbling block of the backlog from the fulfillment， having certain reality a reference meaning towards meeting being similar to circumstance.

【Key words】Base stake construction；Drill hole stake；Underground stumbling block；Handle obstacles

1. 绪言

钻孔灌注桩具有适用地层和施工环境广，施工噪声低，振动小，无挤土效应，桩长及桩径可按上部建筑承载力的要求设计调整自如，桩端能可靠进入持力层或嵌入基岩，在软弱地层还能通过桩后注浆改善桩端持力层性能和提高桩周侧磨阻以满足设计承载力要求，单桩承载力大，桩身含钢率低及施工质量有可靠保证等特点，被用作高层建筑基桩及地下室深基坑围护结构其应用十分广泛，并取得其他一些桩型无可比拟的预期效果与效益。正因为应用广泛所面临的施工地质环境千差万别，特别是在老城区改扩建工程等复杂环境的施工中，经常会遇到各种地下障碍物，既对钻孔灌注桩施工带来很大困难，又会对周围环境及临近建筑物造成不同程度的不良影响，这种作业往往在城市寸土寸金的繁华地段进行，如处理不当其后果有时甚至将会是十分严重的。以往处理地下障碍物一般采用大开挖方法整体清除，然后逐层回填夯实再进行钻孔灌注桩的施工作业。然而，在长三角和沿海软弱地基土分布的广大地区，对体型巨大和埋深较深的地下障碍物的处理，不仅所需工程规模浩大，投入工程量多，耗时长，费用高，而且多采用机械开挖作业，施工中对场地基础土体的扰动和地下水侵扰作用使挖出的土方多呈流塑状，用这种流塑状土回填根本无法达到回填土方密实的要求，这就给后续的钻孔灌注桩施工增添了不少的困难，而且还会直接增大确保钻孔灌注桩施工质量的难度。因而，探求恰当有效地处理钻孔灌注桩施工中遇到的各种地下障碍物的方法就成为基桩施工人员必须面对的现实，有时甚至成为能否承揽某些工程项目的施工权和为业主提供良好服务的关键。多年的实践，我们摸索积累 了一些处理常见地下障碍物的行之有效的方法。

2. 地下障碍物及其处理

2.1预应力混凝土方桩。

钢筋混凝土预制方桩一般出现在老城区拆迁老厂房或多层民居旧址，废弃埋填的古暗浜或池塘等加固地段，多在上世纪七八十年代建造的厂房或处理不良地基基础时采用。桩长7～12m，全桩均含钢筋笼，桩砼强度一般为C40～C60，桩的整体性完好。挖除地表片筏基础或条形地梁后即可暴露出来。

2.1.1人工挖除法。适用于一根钻孔灌注桩护筒范围内遇数根水泥预制方桩，而且桩长≯6.0m，埋深较浅，地下潜水面较低和易于降水的地层。施工程序与人工挖孔桩作业类似，全桩挖除后再进行钻孔灌注桩施工。

2.1.2钻机拔除法。利用钻孔灌注桩施工用的钻机在紧贴预制方桩的四侧各钻一个150～200mm的小孔，钻孔时采用优质循环泥浆护壁，孔深达到所要拔除方桩的桩端即可，然后用钻孔主卷杨机将预制方桩拔起。该法施工制约条件少，适用情况广，尤其适用于采用GPS-10型钻机施工钻孔灌注桩的工地，对后续的钻孔灌注桩施工没有不利影响。

2.1.3机械振拔法。在预制方桩桩头暴露0.30～0.50mm后，凿除桩头的混凝土并套焊接上一段桩经比预制方桩稍大的方形钢桩头，然后将电动震动锤安装于方形钢桩头上，通过电动锤的激震使预制方桩四周振松，再用把杆或卷扬机边震边拔，直至全桩拔出。该法施工会使某些地层土体液化而影响后续钻孔灌注桩的成孔作业，应在方桩拔除后间隔相当时间才能进行后续工程的施工作业。

2.1.4起道器顶拔法。预制方桩较短，埋深也不大时可以利用铁道部门使用的起道器将其慢慢顶升拔起。该法处理速度较慢，顶升操作比较麻烦。也可以顶升拔起2～3m后改由钻机主卷扬机拔起。此法处理对地层和后续施工均无不良影响。

2.2沉管灌注桩。

多为老城区六七十年代以后陆续建造的民居或多层厂房所采用的基础桩，老城区改造拆迁后的复建工程一般型体增大，楼层增加，建筑物对基桩承载力的要求有了较大幅度的提升，因此旧址遗留的弃桩需要清除。这种沉管灌注桩一般上部5～7m含钢筋笼，下部为素砼桩，桩身砼强度多为C15～C20，桩长7～13m不等，桩端有钢砼桩靴。处理时无钢筋笼的素砼桩段极易断裂而难以整体清除。

2.2.1人工挖除法。桩长较短、埋深较浅（<8m），地下潜水量较小且易于降水时采用。

2.2.2钻机套扫法。先开挖2m左右深的钻孔护筒，将沉管灌注桩暴露出10～20cm桩头，利用钻孔灌注桩施工的钻机带一套比沉管桩桩径大一级的钻管（带同经钻头）套扫，使沉管桩套扫入钻管内，再用卡料把桩身逐段扭断清除。上部含钢筋笼桩段能一次性清出，下部无钢筋笼的素砼桩段由于砼强度低，较易扭断逐段清除。但同时被卡在钻管内的桩段在提钻时也易松落，特别是在即将提离孔口时由于孔内泥浆浮托力的顿失而桩段重力骤然加大和泥浆对桩段即将脱离时巨大吸力的共同作用更易松卡掉落，因此还需配一台冲爪，直接从钻孔中将脱落的桩段抓除。该法适用广、制约条件少、处理成本较低、处理速度也快，而且不影响后续钻孔灌注桩的施工作业。

2.3木桩。

为老宅地基或沿河建筑的加固桩，古河岸堤和河塘埠头桩以及横跨小河的桥基桩等，多为松木桩，部分枫木或杉木桩，桩长4～8m，桩径150～350mm，最大桩径为400×400mm方桩。其中常年地下水潜水面以下的木桩材质多数仍尚好，如能整桩处理上来仍能使用。上部因沉桩时间久远或所在地段地下水升降变迁而使桩质发生不同程度的腐朽变化。

2.3.1钻机拔除法。适用于本质较完好直径较粗的本桩，先将桩头暴露0.4～0.8m，并安装电动震动锤通电激振，使桩侧与地层的附着力振松，以减低木桩的侧摩阻力，然后利用钻机主卷扬机将桩拔出。这样处理拔出的木桩仍然完好，对后续钻孔灌注桩施工没有不良影响。

2.3.2钻进消灭法。钻进过程中遇到木桩会使主动钻杆发生偏斜和憋车的现象，孔内阻力较大，钻机出现跳动现象。只要能够继续钻进，部分腐变和小径木桩会逐渐被钻头刮削而消灭，有的会在刮削过程被挤嵌于孔壁内，有的在钻到下半段时会被循环泥浆浮出孔口。钻头刮削木桩时会在泥浆槽池内漂浮大量木桩钻碎后的木屑，应及时设筛网滤除，否则极易堵塞水泵和钻机主动钻杆水龙头。在木桩消除后应及时检查和校正机上钻杆的垂直度和钻孔是否倾斜，以保证成孔质量。

2.4古水井。

常见于老城区民居集中地段，因城市自来水供应的普及原生活水井被废弃，且多为经埋填处理的暗井，井径0.6～1.0m，井深8～20m不等，井壁都用砖或块石垒砌，少数用原木或方木及木板围筑，井内被废弃物填埋，井口一般离地表较浅，埋填时井口周围地坪铺设的石板、条石及石质井圈均已拆除，钻进中遇到的是人工砌筑的井壁。

2.4.1钻进消灭法。砖砌井壁因长期地下水浸泡其强度已大为降低，在全井埋填较好的情况下，钻进中只要采取妥当的防斜措施就可以基本保持正常钻进，将井壁砖块打碎消除，直至到达设计孔深。木料围筑井壁也用此法消除。

2.4.2冲爪抓除法。砖砌井壁的水井未完全充填埋填物或井壁为块石垒砌的，采用冲爪抓除井壁砌筑物。当钻孔桩桩径大于井径时井壁清除后即可接着进行钻孔灌注桩成孔作业，如桩径小于井壁或两者偏位较大时则应先做废井回填处理并至埋填物密实后才能进行钻孔灌注桩的成孔作业。

上述两种处理方法都较易使钻孔桩充盈系数过大，有时甚至达2.2以上，应采用优质泥浆护孔，尽可能保护好钻孔孔壁，避免出现孔壁坍塌。

2.5块石、条石。

在南方老城区分布甚广，埋于地表以下1.5～8.0m，既有钢筋混凝土等建筑垃圾，也有古暗浜、埋填河床、池塘的抛石，古河岸，池塘河道堤岸埠头石基，以及已毁建筑墙基石板等，在杭州、温州等地多为花岗岩、流纹岩或大理岩等，块度大小不一，石质硬度较高，有的应是古河道上的石桥基石重达3t，严重影响钻孔桩的施工。

2.5.1钻进挤靠法。遇零星块石时采用，通过成孔作业将块石挤入孔壁内。操作时间不宜过长，效果不明显时应适时改用其它方法处理，否则会造成钻孔严重扩径或倾斜。

2.5.2冲爪抓除法。块石挤靠无效时，采用小径钻头在原孔打一小孔，使待处理的块石滚落入其中，再用冲爪抓除。

2.5.3人工挖孔法。河港、池塘埠头石板、古河岸石基，墙基条石和暗浜抛石等可采用此法，以钢筋混凝土或素混凝土护壁逐层下挖直至清楚干净。此法对单孔遇到的障碍物进行逐孔处理时采用。

2.5.4机械挖除法。适用于埋深4～6m的埋填河浜、池塘中挤淤抛石的处理，在上述地段进行基桩、基坑围护工程挡土墙排桩和止水帷幕桩施工时常采用。先用挖掘机将工程所在位置的地下块石、条石全部挖除，然后将挖沟回填再进行钻孔桩的施工。只要条件允许应在降低地下水位后进行开挖作业，以降低开挖作业对周围建筑物或道路的不利影响。如降水条件不具备时，可在障碍物开挖时边挖边剔除大块块石`或建筑垃圾，对钻孔灌注桩施工无大碍的碎石或建筑垃圾可不予清除，开挖作业时控制作业范围尽量小些，剔除大块石后的土方随时回填以尽力控制和缩小因开挖作业对周围环境造成的不利影响。

2.5.5压密注浆加固后进行人工挖孔法。块石埋深较长（超过4m），量多块径大，块石间或地层为极易液化和产生管涌的粉土，人工井点降低地下水难以见效时采用。又因开挖部位往往地处城市繁华地段，建筑场地又紧贴周围建筑物，开挖作业对周围建筑物的变形破坏是在十分敏感的环境下进行的。应先在桩位周围进行高压注浆，使石块间隙和地基土体加固，然后再进行人工挖孔作业。此法的作业难点是压密注浆孔需用潜孔锤或人造金刚石小钻头造孔，常用小钻机的合金钻头造孔是十分困难的。待石块经水泥浆液胶结和土体加固后再进行人工挖孔作业，含地下障碍物的地下挖穿后既可进行钻孔灌注桩施工。

2.6地下人防工程、污水化粪池、大口径深埋雨水管。

废弃的多数地下人防工程为廊道式防空洞，一般规模较小用砖砌筑而成。污水化粪池除顶盖为钢筋混凝土结构外其余也为砖块砌筑而成，其顶盖埋深离地表1.5m左右，底版埋深3～5m。大口径排污管网埋深较大，一般位于底下2.0～3.5m。多数为预制钢筋混凝土圆管，少数为铸钢管，必须整体清除后才能进行钻孔灌注桩施工。

2.6.1护筒隔离法。钻孔桩位于地下人防工事或污水池中心位置时，只需凿除顶盖与底板，使凿除部分直径比钻孔桩护筒直径稍大，并在顶底板间砖砌一个钻孔护筒，然后即可进行钻孔灌注桩施工。

2.6.2机械挖除法。施工场地与周围环境允许时采用挖掘机将其整体挖除，然后回填密实后再进行钻孔桩施工。如果新建工程设计有地下室时，宜先进行基坑围护结构的施工，再开挖基坑内的土方及其地下障碍物，这样就不必再回填土方，直接在基坑内进行钻孔灌注桩施工，反而有利于加快施工进度和降低施工成本。

2.7碎石桩。

见于经地基加固处理的拆除老建筑的软弱地层旧址区，在新建工程进行桩基施工前应对场地内的碎石桩进行清除，否则对钻孔灌注桩钻孔护壁和成孔作业都将造成困难，甚至无法施工。

2.7.1人工挖除法。在开挖钻孔灌注桩护筒就发现有碎石桩时，即应采用人工挖孔法予以清除。一般情况下碎石桩桩长较短，多在5～7m上下，桩径350～500，碎石粒径大小不一，但最大粒径10cm左右，特别是碎石间隙灌有水泥浆或石灰粘土时采用人工挖除法清理较为有利。

2.7.2钻进消灭法。在成孔作业过程中遇到碎石桩时，钻孔护壁和成孔作业都较困难，甚至因孔内阻力大而难以进尺。这时除提高和保证孔内循环泥浆的性能外，宜在优质泥浆中掺入适量水泥，经搅拌均匀后送入孔中，以增大泥浆的悬浮力，并加大泥浆泵泵量，控制钻进压力和进度，使钻头在刮削碎石并逐渐粉碎之，由循环泥浆将岩屑尽速悬浮带出孔外而达到消除碎石桩的目的。

2.8孤石。

钻孔灌注桩施工遇到地层中孤石的机会虽不多，但遇及时对施工造成的困难却是较大的，处理起来也有相当难度。因为这里所谓的“孤石”是指场地土层深处八九米以下独立产生的坚硬岩石，其岩性多为熔结凝灰岩，流纹质凝灰岩、安山岩、流纹岩和花岗岩等近新鲜未风化岩石，一般合金钻头根本啃不动。其成因认为：（1）地史时期洪水引发泥石流携带的大块石在原始场地土层中滞留产出；（2）地史时期的冰川运移携带的大块石在冰川终碛或侧碛所在原始场地土层中堆积而成；（3）成孔作业过程中地表杂填土所含大块石因护筒埋设隔离不佳掉落入孔底所致。地表杂填土中所含块石则不在此列。

2.8.1钻进挤靠法。遇到孤石首先采用此法，当孤石粒径较小时在钻进过程中将其挤入并嵌藏于孔壁土层中，这是比较简便又对成孔影响最小的方法。

2.8.2冲爪抓除法。所遇孤石粒径比成孔孔径稍小时可采用冲爪抓上来，这样处理速度较快，操作也较简便。

2.8.3钻进穿越法。在孤石粒径比成孔桩径大时，采用牙轮钻或冲击钻将其钻凿或冲碎穿透成孔。

2.9球状风化残留椭球体，“似层状”基岩夹层。

我省沿海地区第四系下卧基岩多为侏罗、白垩系安山岩，英安玢岩、熔结凝灰岩、流纹质凝灰岩和花岗岩等岩性强度甚高的岩石。在其风化带中产出的残留椭球体或其间呈“似层状”产出的中风化一微风化岩层夹层，在第四系软弱土层厚度不大或软土中无可靠持力层时，钻孔基桩持力层均要求桩端进入中风化基岩1～3d，以此作为桩端持力层。为此穿越上述风化带中的残留体和呈“似层状”基岩夹层就成为钻孔灌注桩成孔作业的大难题，合金刮刀钻头打滑啃不动其中的中风化岩石。目前常用钻凿这些障碍物（层）的方法有：（1）牙轮钻；（2）冲击桩；（3）乌卡丝等。前者投入大，钻速快，成孔质量好。后两者投入低，钻速慢，对孔内循环泥浆质量要求较高，对工期要求较为宽余和孔深较浅的工程较为适宜。

3. 结语

某些地下障碍物的处理如果与基桩施工分离处理，可能会令业主颇费思量和周折，实施起来也常常增添了一定的难度和麻烦，两者捆绑实施可发挥基桩施工单位的技术专长，统一思考，统筹安排，业主不仅省去了不少麻烦，还有利于缩短施工周期和降低工程造价。现实施工中，也有遇地下障碍物或类似情况未经积极设法处理，也不与设计、监理通报商讨处理方案就报废了事，将后续处理不适当地都推给设计变更解决，这是不可取的，也非基桩施工单位对业主单位提供专业服务的应有之义。

参考文献

[1]徐佩林.钻孔灌注桩遇报废沉管灌注桩的处理[J]建筑技术，1995，（7）.

[2]徐佩林，陈中华.钻孔灌注咬合桩基坑围护结构的施工技术[J]探矿工程，2007，（5）