冲孔桩在复杂地质条件下的应用

　　在目前城市化快速发展的情况下，复杂地质的地块也被利用建设高层建筑。在成桩困难的情况下，如何利用冲孔桩顺利成孔成为施工的难点。文章通过实际案例利用冲孔桩在复杂地质条件下顺利成桩，为今后相似条件的施工提供参考。

　　

　　本工程为某市某棚户区改造项目，地层自上而下分别为杂填土、第四系冲积黏土、第四系冲积卵石、奥陶系微风化灰岩。

　　

　　各地层的厚度情况为：杂填土层1.3m、黏土层5.8m、卵石层2.4m。平均桩长38m。

　　

　　施工的难点在于部分区域卵石层厚度达9m、岩层倾斜角度大于45°、岩层岩溶发育强烈，岩层中溶洞及夹层的层数多达15 层，岩石饱和抗压强度达146MPa。

　　

　　如果采用人工挖孔桩，因项目临近河道，卵石层渗水无法抽干，导致无法开挖；如果采用旋挖桩，遇到斜岩很难修正，同时当钻穿夹层后泥浆面急速下落，导致卵石层垮塌，导致需要重新冲孔；二次冲孔时随着卵石层的垮塌，上部黏土层无法承受旋挖桩机械的重量而下陷，导致成桩极其困难；同时下钢筋笼时，卵石层容易掉落，导致桩底成渣厚度无法满足要求；旋挖机成桩时间较长，平均达4.2 天，成本远超定额，造成项目亏损。

　　

　　该地质条件下施工桩基础，必须解决夹层漏浆时卵石层垮塌、斜岩如何修正的问题才能顺利施工。因此只能选用冲孔桩施工工艺，利用回填狗头石复冲修正斜岩；回填袋装粘土重复造护壁，固定卵石层后，再冲击岩层的办法达到顺利成孔的目的。具体应用如下：1　工艺流程施工前准备工作——定位放线——开挖泥浆池——桩基就位——复核钢护筒位置及桩基垂直度——开孔——卵石层（泥夹石）护壁——冲孔——斜岩修正——溶岩底挤破——夹层（泥夹石）填充——重复斜岩至夹层处理——成孔清孔——钢筋笼安装——二次清孔——混凝土浇筑及泥浆处理。

　　

　　2　护筒要求（1）卵石层区域护筒长度以4-5m 为宜。

　　

　　（2）护筒壁厚以8-10mm 为宜，护筒上端外侧焊加劲肋。

　　

　　（3）护筒埋设应准确、稳定，护筒周边用粘土填实。

　　

　　（4）护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。

　　

　　（5）护筒内径应大于设计桩径200mm。

　　

　　（6）护筒顶部靠泥浆池侧开设1 个溢浆孔。

　　

　　（7）护筒顶应高出原地面300mm。

　　

　　（8）护筒四周设置截、排水沟。

　　

　　3　桩机要求（1）桩机安放场地应垫平、填实。

　　

　　（2）桩锤钢丝绳位置应与桩心位置一致，偏差小于50mm。

　　

　　（3）选用适合岩溶地区的功率较大卷扬机及桩锤，直径桩宜采用8t 重桩锤，直径1200 桩宜采用6t 重桩锤，并配备相应的卷扬机。

　　

　　4　测量要求（1）桩机就位前应对桩进行定位放线，并换手测量复核。

　　

　　（2）钢护筒埋设后应对护筒位置进行复核。

　　

　　（3）桩机就位后应对钢丝绳位置进行复核。

　　

　　（4）每钻进4-5m 应复核一次桩位。

　　

　　（5）成孔后应再次复核桩位，以便调整钢筋笼位置。

　　

　　（6）每次复核必须用全站仪进行测量，其他过程测量可采用纵横向护桩进行复核。

　　

　　5　冲击成孔操作要点5.1　施工准备要点（1）认真分析各桩位水文地质资料，制订适当的施工方案和施工技术保障措施。

　　

　　（2）根据桩位地质情况确定泥浆制备方案，原位造浆不清满足泥浆浓度要求时，采取回填膨润土或性能良好的粘土造浆。

　　

　　具体操作要点如下：5.2　卵石层钻孔施工要点（1）卵石层护壁时本工程桩基础施工的关键。

　　

　　（2）为避免冲孔过程中卵石层塌孔，采用小冲程反复造孔，形成泥皮充分护壁。

　　

　　（3）必要时，采用袋装粘土回填。选用块状、粘性强、含砂率低的优质粘土装入编织袋；袋装粘土切忌装满，以1/3-1/2 为宜，并将袋口绑扎牢固。

　　

　　（4）反复冲孔时，应采取小于1m 的小冲程方式进行冲孔。

　　

　　5.3　溶洞桩钻孔施工要点（1）钻孔前认真分析桩位地质资料，详细掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小。每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。

　　

　　（2）钻进过程中反复对比核对地质勘察资料，施工人员勤测量成孔进尺，在距离设计溶洞顶部1m 左右时，提高警惕，通过分辨落锤声音，估算溶洞顶岩层厚度（落锤时岩层厚、薄的声音有区别，作业人员应注意分辨）。

　　

　　（3）备足成孔用水、粘土、片石等必备材料，确保溶洞钻穿时迅速补水、补浆，预防坍孔，并及时抛填粘土、片石，以恢复正常钻孔作业。

　　

　　（4）根据溶洞填类型选择洞顶击穿方案：对全填充型深洞，在距设计洞顶1m 左右时，变换冲程，采用1m 短冲程，轻锤慢打，逐渐将洞顶击穿，以防止卡钻；针对无填充或半填充溶洞，洞顶采取挤破方式穿过，严禁击破，即：临近洞顶时，按一层袋装粘土、一层片石的回填方式进行回填（回填厚度不小于1m），用回填泥夹石将岩底挤破，以防止卡钻。

　　

　　①粘土选用块状、粘性强、含砂率低的优质粘土，装入编织袋；袋装粘土切忌装满，以1/3-1/2 为宜，并将袋口绑扎牢固。

　　

　　②片石应选用小片石，粒径以300mm 左右为宜。

　　

　　③钻入卵石层厚应一层袋装粘土、一层片石的回填方式进行回填，回填厚度应不小于1m 厚。

　　

　　（5）根据钻孔的进尺情况，在击穿洞顶之前，要有专人观测护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速从泥浆池或中转泥浆池抽泥浆，补入桩内。

　　

　　（6）击穿洞顶后，在溶洞内钻进时，根据填充物的不同，要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时，向孔内投入袋装粘土、片石，冲砸固壁；当为砂层、卵石层时投入袋装粘土反复造孔。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。

　　

　　（7）为防止泥浆突然流失，造成孔壁坍塌，孔口宜设4 米护筒。

　　

　　（8）对小型或多层溶洞，为防止其不与相邻孔窜孔或成孔后孔型有葫芦状，必要时可灌注低标号砼进行填充，等强后再钻进。

　　

　　5.4　斜岩面钻孔施工要点（1）钻孔时要加强观察和测量。严密观察落锤后钢丝绳是否向一侧晃动，如钢丝绳向一侧晃动，即可认为已发生偏孔，必须采取措施及时纠偏，以免生产严重偏孔。

　　

　　（2）发生偏孔后，及时在孔内回填高强度的大块片石和袋装粘土，“轻锤快打”，采用小冲程、高频次锤击的方式纠偏，利用提、放锤时钢丝绳的旋转带动桩锤转动，逐步修正斜岩。

　　

　　一次纠偏不到位，反复几次回填袋装粘土和片石，达到破碎斜面，校正偏孔。

　　

　　（3）施工时应严格控制提锤时机，应在桩锤与斜岩接触后迅速提锤，避免桩锤滑入溶洞软弱填充层，导致卡锤；（4）落锤时钢丝绳不晃动后，方可加大冲程高度，正常钻进。

　　

　　6　清孔施工（1）本工程桩长设计严重滞后，开孔后应及时确认桩长。

　　

　　（2）桩长最后1m 的进尺记录应如实填写，发现进尺过快时应及时通知现场管理人员，以便于设计、勘察单位会商处理。

　　

　　（3）达到设计深度后，应严格控制冲程，将桩底冲平。

　　

　　（4）清孔时应严格控制泥浆比重，避免泥浆稠度偏低导致塌孔，如有必要回填粘土造浆清渣。

　　

　　（5）清渣完成后及时通知管理人员，以便各责任主体单位及时参与验桩，降低塌孔风险。

　　

　　7　其他措施（1）冲孔桩属于部分挤土桩，桩心距离小于4 倍桩径时，应间隔施工，避免钻进或浇筑混凝土时串孔。

　　

　　（2）桩基施工时，严格按先大后小、先深后浅的原则规划桩基施工顺序。

　　

　　（3）配备用桩锤，按总冲孔桩机数量的50% 配置备用桩锤；桩锤使用过程中锤齿损耗较大，避免焊接锤齿时间过程导致塌孔。

　　

　　（4）钢护筒不宜超过5m，冲孔过程中钢护筒内壁易形成泥皮，浇筑混凝土过程中泥皮掉落易导致断桩。

　　

　　（5）泥浆箱及泥浆池的沉渣应及时清理。采用水泥拌和固结后及时清运，避免污染场地。

　　

　　（6）中转泥浆池的泥浆处理应及时，避免处理不及时导致泥浆外溢污染场地。

　　

　　（7）泥浆池、护筒周边均应设置截、排水沟；避免泥浆外溢污染场地、避免地表水渗入护筒，导致塌孔。

　　

　　（8）泥浆密度应根据排渣情况进行调整，排渣颗粒与瓜米石粒径差不多时，即认为泥浆稠度适宜；如排渣颗粒过细，即认为泥浆稠度偏低，及时调整泥浆稠度。

　　

　　（9）斜岩面钻进不及时提锤、岩层底直接击破、卵石层及夹层护壁未做好等3 个因素，是本工程卡锤的主要原因。现场应高度警惕。

　　

　　（10）夹层、斜岩、岩层底钻进时，桩锤应挂保险钢丝绳。

　　

　　（11）桩基成孔后应做好准备工作，如修理便道、钢筋笼验收及转运、吊车、泵车、商品混凝土等。

　　

　　（12）钻进记录表时冲孔桩出现问题后，分析原因、签证的主要依据，作业人员应及时、按实填写。

　　

　　8　结语采用较长护筒尽可能的避免塌孔，同时避免护筒过长使内壁形成泥块，浇筑混凝土时泥块极易掉入桩内，导致影响桩身质量。利用较大卷扬机及桩锤有利于挤破夹层顶部的岩层、加快提锤的速度，尽量减少卡锤的情况发生。卵石层回填袋装粘土，采用小冲程二次成孔，利用编织袋的纤维及粘土在卵石层面形成护壁，解决夹层漏浆时卵石层塌孔的问题，同时漏浆后需及时回填或补充泥浆，尽量避免水头压力差导致塌孔的情况发生。“轻锤快打”是修正斜岩最有效、最经济的方式，但对卷扬机损伤较大，需要做好作业班组的安抚工作。夹层顶部“轻锤慢打”，采用挤破岩层的方式，能尽可能的避免卡锤，需提醒工人多注意落锤时的声音变化。加强工人教育，督促工人将以上几项要点落到实处，是冲孔桩工艺在复杂地质条件下保证施工进度最有效的办法，通过以上工艺，某市某棚户区改造项目桩基础施工进度达到有效、稳定、快速、高产的目的，为按期交付提供保障。