钻孔桩塌孔原因分析及规避办法

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1、沙河互通工程钻孔灌注桩施工产生塌孔的几点原因及规避意见作者：王六宋摘要：沙河互通位于镇海贵驷沙河头村，被交线为世纪大道，互通区地势平坦，河网密布。本合同地质不良，为临江临海软土地基，下覆层为宁波滨海湖沼积、冲海积平原，部分为侵蚀剥蚀丘陵。表层由灰黄色，灰褐色粘土，局部为亚粘土构成的硬壳层厚约0.2～4.8米，软塑—硬塑，工程地质性质较差，且厚度不均，其下为灰色海积淤泥质土，流塑状，厚度达25～37米，部分海积软土，总厚度达35～47.4米，在整个地层中中间普遍夹着沙土层及沙砾层，软土层具有高含水量、高压缩性、固结缓慢的特点，在这种地质上进行钻孔-

2、灌注桩施工极易造成塌孔及由浅层塌孔引起的地表局部塌陷。关键词：塌孔、紊流、附加应力、正循环沙河互通工程桥桩基采用φ1.2、φ1.5m、φ2.0m钻孔灌注桩，整个工程桩基累计913根，设计桩低标高个别达到近-90.0米，全部采用摩擦桩。采用旋挖机SWDM25型、回旋钻GPS(10、15、18)型两种钻机进行钻孔成孔，在这种复杂的软土地基上进行桩基施工，钻孔桩塌孔及由浅层塌孔引起的地表局部塌陷就在所难免了。一、对整个钻孔桩施工过程中总结分析发现，回旋钻机进行钻孔很少发生塌孔，从地表看没有发生一例地陷。可能有以下有利因素：1、钻机自重轻；钻机自重15t

3、左右，而且运行过程中主要是扭动荷载，竖向附加荷载很小，从而对地层产生的附加应力不大，不易使表层土发生剪切破坏，使下覆淤泥质亚粘土层直接成为持力层。2、孔内泥浆为层流；泥浆流动性质对良好的粘土层来说影响不是特别敏感，但对沙土层及沙砾层来说就相对比较主要了。紊流影响孔壁泥皮的正常形成，并对孔壁有冲刷作用。3、泥浆水位高、密度稠度大；正循环回旋钻泥浆是从护筒口流出，所以泥浆水位标高和护筒口标高一样的，从而保证了孔壁泥浆压力与孔壁土层侧压力趋于平衡。泥浆稠度大，保证孔内上层泥浆性能保持相对稳定，不易造成浅层塌孔。二、旋挖机施工中发生塌孔相对来说影响不是很

4、大，除非钻孔中发生的塌孔引发地陷后果就严重多了，地陷造成钻机平台不平，影响钻机正常运行，严重时可能要求进行平台二次填筑，从而浪费好多人力物力。结合回旋钻机及自身特点分析原因：1、钻机自重大，动荷载大；SWDM型旋挖机自重80t左右，这样的自重要求有坚固的基础作为钻机平台，不然很容易发生地面整体沉降或是地面不均匀沉降，无论那种情况发生，都将使平台成为不稳定的平台，所以那时必须及时进行平台二次加固处理，没办法时采用回旋钻机进行成孔。钢丝绳的巨大牵引力使机子对地面产生不均匀应力，从而靠护筒边的土层附加应力非常大，要是土层力学性能不好的话，护筒跟部很可能

5、发生塌孔，引发地陷。如果地表积水或是地表持力层很弱时，表层土级有可能发生剪切破坏，从而没有有效的应力扩散角，使下覆层直接成为持力层，一旦直接持力层更接近护筒跟部就更容易发生浅层塌孔了；而坚硬的硬壳层能有效的保护下覆层，增大下覆层受力面积，减少附加应力。2、泥浆局部紊流；筒钻上下速度非常快，由于孔截面积与筒钻和孔壁之间的空隙面积比非常大，从而在此断面泥浆流动断面压缩非常大，速度大，造成泥浆局部紊流。紊流影响正常泥皮的形成，泥浆冲蚀孔壁，极易造成塌孔、扩孔。泥浆局部紊流在不同深度都将发生，因为筒钻路程经过整个桩孔竖向，当局部紊流发生在砂土层、沙砾层时

6、，发生塌孔、扩孔的可能性就更大。3、泥浆水位不稳定、泥浆性能控制不严格；由于人工往孔内注浆，水位变化较大，且水位不高，极易发生浅层塌孔。泥浆采用自造浆，泥浆性能不好，容易分层，表层密度稠度小，底层密度大，含砂率高，不良的泥浆不容易形成良好的泥皮护壁。4、大孔径桩更容易发生塌孔；大孔径桩对孔壁内外应力不平衡尤其敏感，且桩基附加应力对孔壁的不利作用更大，施工中也发现桩径φ1.5m的塌孔及浅层塌孔引发的地陷几率比桩径φ1.2m要高很多。5、机操手对地层土质观察记录判断不健全；机操手应该对一二十米以内土层在钻机过程中要观察记录详实，以判断土层地质是否良好

7、，不良好的应该采取何种措施规避下，从而有效的减少浅层塌孔，在进入砂土层等易塌孔地层时应控制筒钻运行速度，防止泥浆局部紊流。总结施工经验，为以后施工提几点浅陋的意见：1、古河道、水中桩、地基承载力差的地方使用回旋钻施工。2、技术员加强开钻阶段浅层地基观察分析，保证桩基持力层力学性能良好。3、根据地层地质控制钻进速度。4、控制泥浆性能，保证孔内水位标高。