干作业机械旋挖钻孔灌注桩基础施工中塌孔控制及处理措施

李恩宇 ,刘俊杰 ,徐凡华 ,王景祥,雷黎明

摘要：在高厚度回填的区域进行干作业机械旋挖钻孔灌注桩基础施工时，容易出现塌孔的情况，给施工带来一定的影响。本文基于华中科技大学同济医学院附属协和医院重庆医院及附属道路项目桩基施工实际情况，提出了一系列防止塌孔的措施，并对出现塌孔后的处理措施进行了深入探讨。研究表明，正确采用防止塌孔的措施可以有效地保证施工的安全和质量。

关键词：干作业机械旋挖钻孔灌注桩；高回填区；塌孔；处理措施

中图分类号：  文献标识码：  文章编号：

Hole collapse control and treatment measures in the construction of bored pile foundation by dry operation machinery

Li Enyu  Liu Junjie  Xu Fanhua  Wang Jingxiang  Lei liming

Abstract: In the area with high thickness backfill, the hole collapse is easy to occur when the foundation of bored pile is rotated by dry operation machinery, which has a certain impact on the construction. Based on the actual situation of pile foundation construction in Chongqing Hospital and affiliated road project of Union Medical College Affiliated to Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, this paper puts forward a series of measures to prevent hole collapse, and deeply discusses the treatment measures after hole collapse. The research shows that the correct measures to prevent hole collapse can effectively ensure the safety and quality of construction.

Keywords: Dry-working machinery rotates and digs bored piles; High backfill area; Collapse hole; Treatment measures

引　　言

干作业机械旋挖钻孔灌注桩是目前常用的桩基础形式之一，其具有承载力强、施工周期短等优点，在工程实践中得到了广泛应用。然而，在高厚度回填的区域进行干作业机械旋挖钻孔灌注桩施工时，经常会出现塌孔的情况，给施工带来一定的危害。因此，研究防止塌孔的措施以及出现塌孔后的处理措施具有重要的理论和实践意义。

1  工程概况

华中科技大学同济医学院附属协和医院重庆医院及附属道路项目（下称协和医院项目）位于重庆主城东部、长江以北的龙盛片区龙兴组团，属川东南孤形地带，华蓥山帚状褶皱束东南部。拟建场地出露的地层由上而下依次可分为第四系全新统填土层(Q4ml、Q4el+dl)和侏罗系中统沙溪庙组(J2s)沉积岩层。场地内有人工填土、粉质黏土和强风化岩石构成的高回填区。填土主要由黏性土以及砂、泥岩块石碎石等组成，砂、泥岩块碎石含量50％～60%，粒径20mm～200mm为主，最大粒径超过1500mm，结构松散，稍湿，厚度变化较大，均匀性差，回填时间均小于5年，在场地中均有分布，自重固结未完成，其压缩性高为主，不具湿陷性。人工填土在工程上的特殊性主要表现在它的非均质性；其块石粒径大小不均，分选较差，其整体均匀性较差，其物理力学等性质差异较大；人工填土在地下水的渗透浸泡作用下，容易出现不均匀沉降；桩基成孔时可能存在塌孔、桩底成渣厚度过大等现象，影响成桩质量。

协和医院项目桩基主要直径为1200mm~2500m，均为较大尺寸的桩基础，根据现场水文条件，场地内地表水不发育，地下水赋存量较少，故选用干作业机械旋挖钻孔灌注桩。该作业方式具有施工便捷、投入少、周期短等优点，在工程实践中得到了广泛应用。然而，结合现场实际，在高厚度回填的区域进行干作业机械旋挖钻孔灌注桩施工时，经常会出现塌孔的情况，给施工带来一定的影响。因此，研究防止塌孔的措施以及出现塌孔后的处理措施具有重要的理论和实践意义。

2 防止塌孔的措施

2.1 合理的钻进参数选择

在进行干作业机械旋挖钻孔灌注桩施工前，应根据地质情况合理设计钻孔参数。不同孔径及不同地质条件下，转进参数都会有所不同。转进时应钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40-50Cm，确认地下是否不利地层，进尺5米后如钻进正常，可适当加大进尺，每次控制在70-90Cm。如遇到不理地层，则应进一步减小进尺，以减少对土体的扰动，防止塌孔。

2.2 跳桩施工

干作业机械旋挖钻孔灌注桩施工时应确定好每个钻孔的施工顺序，避免相邻钻孔同时施工导致上下部分土体失去支撑力而发生塌陷。通常当桩孔孔径较大时，下一根施工的桩孔应距离上一个桩孔至少10m，以减少土体扰动。以协和医院项目为例，平均桩孔间距为8m，项目采用分批跳孔施工,旋挖机施工时按双序成孔,成孔顺序为1→3→5→7→9、2→4→6→8→10，依次循环。

2.3 桩孔周围土体的管理

在进行钻孔施工时，应及时清除杂物，并在桩孔周围铺设好稳定的支护材料，如钢护筒等。钢护筒内径应比桩径大20cm，上下口外围加焊加劲环。钢护筒安装后钢护筒顶端应高于桩顶设计标高不小于0.5m，钢护筒底端应低于桩顶设计标高不小于2m。同时，对有较厚回填土的区域，在桩基础开始施工前应对地基进行处理，采用分层压实加强夯的方式提高填土的稳定性，必要条件下应进行土体的换填。

2.4 成孔后对桩孔的保护

在进行干作业机械旋挖钻孔灌注桩施工时，成孔后也存在塌孔的风险。因此，在进行清孔、吊装钢筋笼时，应注意对孔壁的保护。特别是钢筋笼吊装时吊装人员的不专业易导致钢筋笼撞击孔壁，产生对土体的扰动。因此，吊装时应有专业的指挥人员进行指挥，保证钢筋笼垂直入孔，入孔时钢筋笼不可发生旋转的情况。同时，制作钢筋笼时应严格控制钢筋笼尺寸，避免尺寸过大刮擦孔壁，用于保证钢筋保护层的厚度的耳筋（或垫块等）不得突出笼体过多，以免刮擦孔壁。

3 处理塌孔的措施

3.1 及时采取应急措施

如果在施工过程中出现钻孔塌陷，应立即停止施工，将旋挖机钻头提出，并采取相应的应急措施，同时应注意对桩孔的保护，避免进行相邻桩基施工，减少对土体的扰动，避免再次发生塌孔。待土体再次稳定后，再进行下一步操作，以确保施工安全。

3.2 对塌孔区域进行处理

在塌陷部位进行处理时，应注意采用适当的方法。首先，应检查桩孔及周围土体情况，确保桩孔没有明显位移，钢护筒任对孔口起保护作用。其次，可以采用回灌混凝土、优质回填土等方法将塌陷部位恢复到原有的高度。

1.采用回填土进行回填

若塌孔量较少且发生在无地下水的桩孔内，可将含一定水分，可塑性高的回填土填回孔内，分层回填，每层用旋挖机钻头进行夯实，回填时应回填至塌孔深度以上。回填完毕后应立刻进行旋挖施工，避免久置。旋挖机再次转进时应以较小的进尺进行掘进，以减少扰动。

2.采用C20混凝土进行回填

若塌孔严重或孔内存在地下水，则应采用C20混凝土进行回灌，若塌孔位置距离孔口较近，则可加长钢护筒已避免塌孔。采用C20混凝土对塌孔位置进行回灌时应回灌至塌孔深度以上。回灌后也应注意对桩孔的保护，减少对土体的扰动，避免再次发生塌孔。待混凝土具有初始强度后即可再次开始旋挖作业，旋挖机再次转进时应以较小的进尺进行掘进，以减少扰动。

4 结论

进行桩基施工时应根据回填土的厚度、性质和孔壁稳定性等因素，选择合适的施工方案，如人工挖孔或机械挖孔。应根据回填土的情况和孔壁稳定性，控制施工速度，避免过快或过慢造成不良影响。

一旦出现塌孔问题，需要及时采取处理措施，确保工程质量和安全。必要时调整施工方案，同时在塌孔处理后，应加强对灌注桩的监测和检测，确定其稳定性是否达到要求，并增加检测频次，及时发现问题并采取措施。

最后，应针对造成塌陷的原因进行分析，提出相应的改进措施，同时相邻区域桩基钻孔时，在相应塌孔深度应小心控制转进参数以避免类似事件再次发生。

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