钻孔灌注桩穿越流沙层措施初探

钻孔灌注桩穿越流沙层措施初探

李现田

太平洋建设集团有限公司 安徽省亳州市 236800

项目：亳州市谯城区“城乡一体化”基础设施PPP项目-56座危桥改造工程项目

摘要：目前，在公路、铁路及城市高层建筑中，桩基的应用越来越广泛。在桥梁桩基工程中，钻孔灌注桩是一种常用的基础形式，且桩型多为嵌岩桩。但是在公路铁路施工过程中，时常会遇到特殊地质情况，特别是流沙层等软弱土层，影响钻孔灌注桩的施工质量和安全。因此，为了保证钻孔灌注桩施工质量及安全，对流沙层采取有效的处理措施就显得尤为重要，本文探究了钻孔灌注桩穿越流沙层措施的应用、施工过程中常见问题及解决方法，为我国在公路中钻孔灌注桩穿越流沙层措施的应用及施工提供参考。

关键词：流沙层；钻孔灌注桩；建筑

在公路、铁路及城市高层建筑中，经常会遇到特殊地质情况（如流沙层），钻孔灌注桩作为一种基础形式，在桥梁桩基工程中得到广泛应用，对钻孔灌注桩穿越流沙层措施进行研究，将会对公路、铁路及城市高层建筑施工有一定的借鉴意义。

一、流沙层对钻孔灌注桩施工的影响

流沙层是指在松散砂土、粘性土等软弱土层中，颗粒极不均匀的土层。由于此类土层黏性小，孔隙比大，遇水则松散，并在自重作用下沉。因此在施工过程中极易造成孔壁坍塌、掉钻、卡钻等事故，严重时还会造成孔壁坍塌、断桩。

钻孔灌注桩施工过程中，由于钻孔设备及钻机的重量及自身惯性作用，泥浆和水会在孔内形成一个相对稳定的循环圈，钻进过程中孔内泥浆水头压力也随之上升。在孔壁上形成一层厚度为1～3m的水膜。在水膜内由于水的压力和孔壁重力的作用，孔壁土颗粒之间产生相对位移。当钻进到流沙层时，由于钻机自身重力作用使钻孔桩周围土体发生沉降，从而造成孔壁坍塌、掉钻、断桩等事故。因此为了保证钻孔灌注桩施工的顺利进行，就需要采取一定的技术措施对流沙层进行处理。主要通过采用泥浆护壁、加固护筒、改变泥浆性能等技术措施来处理流沙层[1]。

二、流沙层钻孔灌注桩施工的难点

流沙层钻孔灌注桩施工最大的困难是钻孔到设计孔深后，地层中由于存在流沙层，钻孔严重缩孔，有时会导致钻头难以拔出，甚至钻头被吸在流沙层里。

流沙层中含有大量的黏性土和砂层，在钻机作业时，这些粘性土和砂层会向孔内流动，特别是当钻进速度过快时，孔壁内的砂粒就会被带到孔底，造成泥浆流失。同时由于钻进速度过快，孔底沉渣厚度也会急剧增大。在钻进过程中，由于钻杆、钻头上的压力不均匀，造成钻头磨损和扭矩增大，钻机移动时，会使孔壁的压力波动增大，容易引起塌孔和埋钻。另外，由于钻孔速度过快时，孔内的泥浆密度迅速减小或没有泥浆可用时，也会导致钻头被埋住。

三、流沙层钻孔灌注桩施工技术的要点

在公路、铁路及城市高层建筑的建设过程中，如果遇到流沙层等特殊地质情况，应根据工程实际情况，采取有效措施对其进行处理。对流沙层钻孔灌注桩施工技术要点进行分析，主要包括以下几点：

1、在施工前，应结合地质勘查结果，做好工程设计和施工方案的论证。根据设计图纸以及地质勘查资料，对流沙层的特点和成因进行分析；2、施工过程中，应根据工程地质勘察资料、钻探资料以及现场实际情况，制定切实可行的施工方案；3、当遇到流沙层时，应采取有效的技术措施，防止或减少塌孔、卡钻等事故的发生，同时应加强现场巡视，一旦发现孔壁坍塌等异常现象，应立即停止钻孔作业，采取有效措施进行处理，保证泥浆的流动性和稳定性，防止漏浆现象的发生；4、在施工过程中，应加强对桩位和桩端持力层的控制。由于流沙层会不断地移动和变化，因此要注意对桩位和桩端持力层进行及时测量控制，确保桩位和桩端持力层位置的准确性；5、施工过程中应加强对周围环境的保护工作。要防止对周围环境造成破坏或污染[2]。

四、钻孔质量要求

为了保证钻孔灌注桩施工质量，保证工程顺利进行，首先要做好孔内泥浆的管理工作，确保孔内泥浆质量。在施工中应随时检查泥浆的比重、粘度、含砂率等指标，发现问题及时处理。在施工中，应严格控制以下几点：1.根据设计图纸要求，以及当地地质情况，设计采用冲击钻成孔，施工中采用正循环泥浆护壁的方式，具体如下：正循环泥浆的密度为1.3—1.4g/cm3，粘度在15—22s之间。为保证成孔质量，护筒位置必须准确，护筒中心与桩位中心误差不得大于50 mm，护筒顶面高出设计桩顶标高不小于50 mm；2.施工时应经常检查泥浆的质量，泥浆比重控制在1.1-1.3之间，粘度控制在18—22s之间。成孔后必须清孔。清孔采用低流量冲击反循环方式进行，待泥浆比重达到规范要求后进行清孔作业。清孔完毕后立即进行钢筋笼的下放操作；钢筋笼的下放要准确、平稳，严禁碰撞孔壁和钻杆，以防止坍孔；3.下导管时要慢速轻提慢放，导管要短而密实地连接在钻杆上并埋入孔底50-60 cm。在混凝土灌注前应进行试灌。

五、钻孔灌注桩穿越流沙层的措施

为了防止流沙层的冲刷和流砂的侵入，钻孔灌注桩应采取以下措施：

（1）保证泥浆比重，提高钻进速度。当钻进速度降低到1.5m/min时，可采用冲击反循环钻进的方式钻进；（2）在孔口返浆较多时，可以在孔内注入浓泥浆，防止孔口坍塌；（3）提高泥浆比重、粘度和含砂率[3]。

一般可采用加大泥浆比重和粘度、降低含砂率的方法。通过加大量膨润土增加泥浆比重，在流沙层地层缓慢钻进，加强钻孔护壁，增加水头压力来保证不缩孔，然后成孔后及时清孔下放钢筋笼，下导管灌注桩基混凝土，顺利完成钻孔灌注桩施工。加大泥浆比重一般可采用增加粘土粉砂的含量或掺加粉煤灰的方法提高，主要方法：在泥浆中掺入一定量的粘土粉，通过向泥浆中加入粘土粉、水泥等物质来提高泥浆的流动性，或采用在钻进过程中向孔内连续加水来降低孔内泥浆温度，降低含砂率。

结束语：

2019年本人担任亳州市谯城区“城乡一体化”基础设施PPP项目-56座危桥改造工程项目总工，在钻孔灌注桩流沙层施工中发挥了积极作用。流砂层钻孔灌注桩施工，不同于一般地质条件，桩基班组按常规施工方法钻孔清孔完成后，桩基钢筋笼入孔约孔深一半时就下不去了，试了多次，桩基钢筋笼还是下放不到位，时间长了，造成钻孔塌方和缩孔严重，不得不回填重新钻孔。流沙层钻孔灌注桩施工最大的困难是钻孔到设计孔深后，地层中由于存在流沙层，钻孔严重缩孔有时可能导致钻头拔不出来，甚至钻头吸在流沙层里面。本人通过加大量膨润土增加泥浆比重，在流沙层地层缓慢钻进，加强钻孔护壁，增加水头压力来保证不缩孔，然后成孔后及时清孔下放钢筋笼，下导管灌注桩基混凝土，顺利完成钻孔灌注桩施工，成桩后并最终检测合格。取得了地方各级领导的好评，因为本地人们讲在桥位置两三百米范围内打井取水，从来就没有成功过。而我们修桥钻孔灌注桩成功，并成功把桥梁施工完成，彰显我们施工单位的实力和技术能力。

在公路、铁路及城市高层建筑施工过程中，经常会遇到流沙层等特殊地层，而钻孔灌注桩是一种常用的基础形式，在流沙层等特殊地层施工时，可能会因流沙层的存在而影响钻孔灌注桩的施工进度，甚至导致报废钻孔灌注桩。因此，在施工前应详细调查地质情况，特别是流沙层的分布情况；在施工过程中应随时掌握流沙层的变化情况，一旦出现流沙层，应立即采取有效措施进行处理；施工结束后，还应对流沙层的情况进行跟踪监测，并做好相应的记录。另外，在钻孔灌注桩施工过程中应采用合适的泥浆护壁，并提高泥浆质量，以保证泥浆性能满足施工要求；同时还应对钻机、泥浆泵等机械设备进行检查和维护，以确保钻进、成孔、清孔等施工过程的顺利进行。

参考文献

[1]吕素恒.流沙地质旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].居业,2022(10):7-9.

[2]李志武,张浩,鞠军令.流沙地质旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].科技风,2020(33):104-105.

[3]李爽.钻孔灌注桩施工事故实例分析[J].四川建材,2019,45(06):73-74+77.