抛石层上冲孔灌注桩成孔技术

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摘要:含有抛石层的地基有其独特的复杂性。本文就抛石地基上的冲孔灌注桩成孔施工特点及应采取的技术措施、常见的事故预防与处理作简要介绍。

关键词:抛石地基;冲孔灌注桩;成孔技术

Abstract: containing riprap layer foundation has its unique complexity. In this paper, punching on the riprap foundation pile into the hole construction characteristics and the technical measures should be taken, common accident prevention and treatment for a brief introduction.Key words: riprap foundation; Bored; hole technology

中图分类号：TG316.1+5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 前言

灌注桩在重型建筑物、桥梁和港口建筑的基础工程中得到了越来越广泛的应用。从但是由于冲孔灌注桩施工的现场作业环节多，影响其质量的因素多，特别是在复杂的地质条件下的冲孔灌注桩常会出现缩径、塌孔、断桩、砼离析、桩身局部夹泥等质量问题。在桥梁工程施工中，经常遇到冲孔灌注桩桩位所处的地质土层中含有抛石层，如厦门中洲大桥的基础也遇大量的抛石层。由于这种人工地基的特殊性，使灌注桩的成孔施工难度增大许多。本文就这类地基上的冲孔灌注桩的成孔施工技术问题，谈谈一些粗浅的认识和体会。

2 抛石层上冲孔灌注桩成孔施工的特点

2.1 地质的复杂性

在含有抛石层的工程地质其形态往往异常复杂，靠现有的地勘手段还无法完全摸清。由于抛石层石块间隙大，如不采取特殊措施，冲孔灌注桩成孔施工时难以利用泥浆进行护壁。在受潮汐影响的河口地区或海岸施工时，因受到水位涨落的影响，钻孔内很难保持静水压力的稳定，加上成孔时的机械和其他外力的作用，使成孔过程常会出现塌孔现象。抛石层下卧的地层往往是软弱土层，上部又大多覆盖着其他回填土层（或淤积土），使其更具复杂性。此外，抛石层的石体强度高，冲锤损耗大，并含有大粒径石块，成孔工期是一般地质条件下的1～3倍。

2.2 施工工艺的不确定性

在抛石层进行灌注桩成孔施工，同一种桩机、同一种工法在不同的位置上成孔其技术要点就往往不同。由于地质条件的复杂多变和勘察手段的局限性，每一根灌注桩都不会处于相同的地质条件。这就要求成孔施工工艺要灵活多变、适应性要强。

2.3成孔过程不可预见的困难多

2.3.1漏水漏浆。由于抛石地基的历史形成、范围分布、走向、石块的大小等资料反映不可能十分准确，施工中常常是“摸着石头过河”，加上抛石层石块间隙大，直接受潮汐或地下水的影响，常在钻进过程中因突然漏水漏浆导致孔内水头迅速下降，造成护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至危及水上冲孔平台的安全等事故。

2.3.2涌泥涌砂。在成孔进尺穿过钢护筒刃脚后，由于抛石层的透水性和孔外水压力的作用，极易产生涌泥涌砂现象。

2.3.3下护筒困难。在抛石层中成孔，最理想的是使钢护筒穿透整个抛石层。但由于抛石层石块与护筒之间的作用力大，使钢护筒刃脚很难达到理想的标高位置。

2.3.4意外事故多。成孔过程中发生塌孔、埋锤、卡锤、掉锤、斜孔等事故的机率比一般的冲孔桩高很多，且处理难度也较大。例如福建漳州客运码头工程引桥桩所处位置地质为人工回填开山石，因护筒跟进困难而在护筒无穿透回填开山石层的情况下施工，在成孔过程中突然塌孔，将冲锤埋在孔底，上覆的巨石单块重量达一吨以上。

2.3.5清孔难度大。由于抛石地基的特殊性，往往孔壁稳定性较差，还会造成沉渣超标。当清孔换浆过程中泥浆比重降低、粘度下降时，也容易发生渗漏、塌孔事故。

2.3.6成孔工效低。抛石层的石块强度较高，且石块之间的间隙大，在冲锤的作用下，石块会产生错动；相对其他基岩而言，石层弹性大，造成成孔效率低，设备损耗大。

3抛石层上冲孔灌注桩成孔施工的技术准备工作

3.1当灌注桩的位置设计必须在抛石层上时，应做好详细的前期勘测工作。施工前要有针对性地采取各种必要的补勘手段，如补充钻探、采用地质浅层剖面仪测探等。要尽量掌握抛石层的基本情况，如范围、厚度、埋深、走向、石块大小、基岩及地下水或潮水的影响情况等。

3.2要根据设计、规范要求及现场的地质情况，研究成孔工艺和应对施工中可能遇到的技术难题的对策，并编写详细可行的施工方案，以指导现场施工。

4 成孔技术的要点

4.1当抛石层厚度较小（小于5m）时，可采用粘度较大的成块粘土加少量强风化石护壁成孔。这种土在浸水后不易溶解成浆，经冲击锤冲击后，粘土夹风化石颗粒往孔壁块石的间隙挤压，形成不透水孔壁。清渣则采取反循环清碴或捞碴筒捞渣的方法。

4.2当抛石层厚度较大（大于5m）且石块粒径较小时，可采用钢护筒跟进到一定深度后，再采用4.1的处理方法继续成孔。

4.3在抛石层厚度较大（大于5m）且石块粒径较大时，由于其透水性极强，采用上述方法将很难达到理想的护壁效果。可先采用大于设计桩径约40～50cm左右的冲锤冲击成孔，钢护筒（外护筒）随之跟进，直到钢护筒下不去为止，然后把略大于设计桩径的内钢护筒放入外护筒之中（即双护筒或多护筒），换较小的锤继续冲击成孔，同时内护筒随之跟进（如图1所示）。

4.4 如抛石层下卧的土层是砂或淤泥等软弱土层，当冲孔作业时砂或淤泥受冲锤作用扰动或产生流失时，对抛石层和上部荷载的承载力减弱，极易造成抛石层塌落，这时原则上要求钢护筒穿透抛石层。假如抛石层无法穿透，则应在成孔进尺到砂或淤泥层2m左右时往孔内灌注水下砼，待3d后重新成孔（如图2所示）。

4.5 在遇到抛石层上方的覆盖层为回填杂土或砂性土等松散易塌的地质情况时，采用护筒有时无法保持抛石层上方覆盖土层的稳定。在这种情况下，可采用冲锤冲进抛石层约2m左右后，往孔内灌注低标号砼（厚度约2～3m），并使部分砼挤进覆盖层底部，待3d后重新进行成孔施工。

4.6 要注意冲锤的选择。一般以4瓣锤为宜，锤底的锤牙长度宜短。

4.7 当遇大石块面层不平或孔底岩面冲击面不平时，可加入小粒径块石和片石，以免锤体损坏和因冲击锤的大幅摆动而碰坏孔壁。

5 常见事故的预防和处理

5.1 漏浆。对采用全护筒（即钢护筒穿过抛石层及其下卧软弱土层或有穿透下部抛石层和下卧软弱土层的双护筒）处理的，可采用清水钻进，并在护筒上开口使孔内外水相通。如不能采用全护筒的，泥浆池要做大些，同时现场要备有足够的粘土、小粒径块石、二片石、强风化石等填充物，供水管网要接至孔口位置。一旦发生漏浆，迅速补给泥浆、清水，同时大量填充上述填充物。但要注意，孔内水头太高也会使孔壁渗浆。

5.2 塌孔。在抛石层中采用冲锤冲击成孔，要注意钢护筒及时跟进。最好将护筒底与孔底推进深度之差控制在3m以内，切忌过于冒进。当抛石层较厚、护筒又无法跟进或抛石层下卧有软弱土层时，要及时加入内护筒。一旦发生塌孔，则应向孔内抛填粘土、小粒径块石等填充物至塌孔位置上方1～2m。如塌孔严重应全部回填，待稳定后重新成孔。

5.3 涌泥涌砂。预防方法是要造好孔壁，在成孔过程中保持孔内水位高出孔外水位，并将泥浆比重控制在适当范围之内（1.06～1.08）。处理方法：下内钢护筒或往孔内抛填填充物并待孔壁稳定后重新成孔。在有护筒防护范围内，如内外护筒的接缝处也可由潜水员用棉絮堵塞，封闭接缝。

5.4 掉锤、卡锤。冲锤必须设置防掉锤、卡锤的打捞环，打捞方法可采用偏心钩、钢绳套及潜水员打捞等常规方法。卡锤严重时，可采用爆破振动的方法处理。即将通过计算（或按经验）的炸药卷用重铊或潜水员送至卡锤处，通过导线接通电源起爆。在爆破振动力作用下，使冲锤松动，此刻可立即将冲锤提起来。

5.5 沉渣超标。冲击成孔完成后，应先采用捞碴筒尽量将孔底沉碴打捞干净，再采用反循环设备清孔；后静置2～3小时，再清一次；下完钢筋笼，待浇筑砼之前再次进行反循环清孔。采用这样的工作程序操作后一般均能达到要求。

6 结语

含有抛石层的地基有其独特的复杂性。因此，在抛石层上进行灌注桩施工，首先应做好施工前的技术准备工作，要探明和掌握抛石层的基本情况，仔细分析研究各桩位的地质资料，分析岩层变化趋势、抛石层厚度变化和平面分布范围、埋深，做好施工方案，对可能出现的问题预先采取预防措施，并备有针对性的处理方案，避免盲目施工。

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