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摘要：灌注桩技术作为一类就位成孔技术，是由灌注钢筋混凝土或混凝土等而制成的桩。由于其适应性强、承载力高等优越的的自身特点，越发广泛地运用在当前的建筑工程领域，尤其是特殊地质条件时。主要包括沉管灌注桩和钻孔灌注桩等类型。
关键词：灌注桩施工技术；特殊地质；灌注桩；施工方法
虽然灌注桩施工技术作为普遍且常用的施工工艺其体系已较为完备，但在特殊地质条件时，运用灌注桩工艺仍有较大的技术不确定性。若在工程设计时欠缺地质条件的清晰认识，未形成系统科学的计划，未能将施工技术与特殊地质条件进行合理匹配，则可能导致整个工程的经济损失和残存安全隐患。
1.灌注桩技术概要——以钻孔桩为例
钻孔灌注桩有深基础、广泛适用性的优秀特点，在实际工程领域已被证明与各种地层都可较完好的进行匹配应用。然而地质情况比较特殊时运用则会存在施工困难和安全隐患，例如在淤泥地层、地震液化区和溶洞地质等具有较强特殊性的一些条件下，钻孔灌注桩在操作过程中会有如断桩、卡钻、塌孔、钻孔、缩径和倾斜等工程难题，若无法得到恰当及时地得到解决，则会导致工程延期，严重时甚至会导致工程事故。下文通过列举几种特殊性较强的的复杂地质类型，以介绍应用钻孔桩施工技术的过程中能够参考使用的注意事项和施工方法，借此抛砖引玉，以期同技术相关同行们探讨和交流。
2. 特殊地质条件时钻孔灌注桩施工处理办法
2.1淤泥地质
近代以来，饱和松散粘性土沉积在水下时即形成淤泥质地层。制造优质泥浆、加大孔内水头压力和加快成孔速度是在此类地层应用钻孔桩技术的关键。其中，所谓优质泥浆即需要使用外加剂和原位土以及合适比例的膨润土造浆或优质粘土而制成使用的方法；尝试增加孔位与地面的标高借以提升孔内水位和增加泥浆比例，即可实现大孔内水头压力；而要实现快速成孔，则需要改善钻头情况和改良钻进方法，同时增强各工序彼此的衔接。而至于在淤泥地质条件下进行工程，则必须重视其施工性质差的特点。如何克服因淤泥较强的流变性而引发的塌孔和缩颈以保证成孔质量是在此条件下运用钻孔桩技术的关键。通常情况下，使用铺埋长钢护筒从而贯穿淤泥层以达成护壁，是如今在淤泥层钻孔的常用方法，但这种工艺施工费时且费用比较昂贵。
克服淤泥突出的流变与触变性，和减轻对其扰动是淤泥层钻孔成孔的关键，通过选用三翼刮刀式钻头。三翼钻头可以较快速地切削土体，加之其是腰带较窄的单腰带形式钻头，使用起来仅产生对土体较小的扰动。而在具体操作中，可采用正循环的钻进方式，这样有利于施工情况下保证孔壁上土体的稳定性。而在胶结圆砾层、圆砾土和中砂等稳定性较强的的土层进行钻进工程时，若继续应用正循环式钻进则会重复捣碎岩渣，致使钻进进度较慢和严重损耗刀片，因此可以尝试变用反循环钻进方式。至于护筒埋设，则按照在普通粘性土层进行钻孔工作的一般要求来进行即可，只需保障护筒高出地面一定距离，以保证淤泥层的护壁，而后通过提升孔内水位，增加泥浆性能，要求调整合适的钻进速度和按时灌注水下砼来协调。利用泥浆的作用可实现孔壁稳定，因此应重视选择合适的泥浆指标后再进行钻孔工作。比如，采用原位土造浆以应用于淤泥层和砂粘土中钻孔，而进入泥浆含砂率大于百分之四后或进入细砂层后或就要补浆，并且应选用膨润土造浆或优质粘土，此外为提高泥浆性能，增加泥浆的稳定性和胶体率，可尝试在泥浆中加入合乎比例的水泥和纯碱，这样将会使泥浆的稳定性和胶体率大大增加，即可帮助孔壁上不透水膜的形成，并使孔壁泥皮的厚度增加，从而使泥膜的韧性得以增强。
综上，在淤泥质地层作为特殊地质之一，运用钻孔桩技术的关键其实很清晰，即制造优质泥浆环境、增加孔内水头压力以及加快成孔速度。而优质泥浆采可利用原位土中加入合适外加剂制成，适当用膨润土和优质粘土造浆也是便利可行的办法之一；增大泥浆比重和提高孔内水位即可增加孔内水头压力，另外提升孔位地表标高也是途径之一；此外改良钻头和变更合理的钻进方法，以及合理安排工序可达到快速成孔的目的。
2.2地震液化区
土壤具有剪缩性，这常常引起饱和砂土液化现象，致使孔隙水压力的增大。当受剪时松散砂的体积会被压缩，以及饱和砂土排水性变差，导致钻孔间隙间的水压变大，随孔隙水压变大，会引起砂土的抗剪程度减小。若抗剪强度消失，即土壤压力和孔隙水压持平时，砂土则表现为失重状态，砂层会发生剪切移动，最终导致砂土液化现象出现。
若地震液化区的工程要运用钻孔灌注桩技术，首要解决的问题即是如何防止桩体断桩和钻孔塌孔等现象出现。针对此类状况，膨润土泥浆护壁或转盘钻机钻孔成孔等工程技术常常应作为首选方案采用。在具体操作时，应在施工区域采取以下规定以保障工程安全：严格规定灌注的时间，单位灌注时间要限制在三至四小时以内，且随钻孔完成伴随时灌注；其次，钻孔施工时，孔位区域内必须严禁通行车辆以防止塌孔；此外，在钻进和清孔时应严格抵制使用反循环方法。
2.3溶洞地质
岩溶地区也是当前施工工作时需高度重视的，较为特殊的地质条件环境，其中在溶洞钻孔设置灌注桩时，由于其形状、大小等形式各不相同、洞内物质的各自性状具有较大差异、孔位与目标溶洞的相对位置关系十分多样等，是应用灌注桩技术的主要难题。因此在具体施工过程中，钻孔卡钻、倾斜、掉钻等现象屡有发生，严重时甚至对平台稳定都造成威胁，因而隐埋施工安全隐患并使施工的质量无法得到保证。因此，面对该类地层的灌注桩钻孔要配合溶洞的不同类型，使用几种功能各异的钻机联合施工。
2.4超厚卵石层地质
长期沉积而形成的超厚卵石层，其卵石粒径彼此间大小相差很大，且卵石层的胶结情况随深度的变化其差别也各不相同，在此条件下作钻孔工程很可能会出现掉钻、坍孔等问题，因此也是钻孔工作具体应用的难题之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据不同的具体条件，钻孔时可使用如下方法：
2.4.1钻杆内径小于卵石粒径
出渣困难该类地层钻进的核心难点，因而导致进尺比较缓慢，而且如果扰动周期较长则极易导致埋钻或坍塌现象，对此地层有两种处理方法：其一可用牙轮钻施并试加中等压力如百分之五十到百分之七十的压重实施钻进，用钻杆排除碾碎的卵石；其二，可将筛网设置在钻机底盘上，此时大卵石则可从钻头顶部经过筛网而被带出。此外，两种方法也可同时配合使用，最后，具体使用时应按规定于定期内检查钻杆和钻头状况，保证维修并及时更换坏件以保证施工安全。
2.4.2卵石层胶结不强而透水性较大
在较大的卵石间孔隙的土层，砂粒填充物往往含量比较小且堆积不够紧密，伴随较强的透水性经常导致大量流失泥浆，随及孔内水位骤降而导致坍孔现象。此时，提高泥浆的粘度和比重是常用方法，然而还应在泥浆中增加更多如切短的稻草和锯末等充填物，以便能使卵石层孔间更加紧密，预防渗漏，注意保证内外水头差在一米半到两米一的范围内，如果漏浆要在第一时间增补泥浆并投入足量填充物如锯末和稻草，然后继续实施钻进，在钻进时应保证低速缓慢进尺，等漏水状况得到稳定后再正常钻进。
（下转第55页）2.4.3透水性较强的砂砾层成孔
由于具有较强透水性或因与江水连通孔内水位频繁骤降，砂砾层常常发生坍孔事故。改善泥浆性能是该地层的常用处理方法，如提高泥浆的粘度和比重，当比重或粘度不足时，应注意低速使用回转钻机钻进或采用冲击钻附带碎石冲击扩孔成桩。
2.5漂卵石及孤石地层
孤石和漂卵石等坚硬地层在铁路、公路和桥梁钻孔灌注桩施工中十分常见。该类地层有极高的抗压强度，破碎很困难，含有大滚石时尤其困难，加之其形状各异、软硬不同并且随机分布的特点，孔内情况则会变得更加复杂。导致钻进效率在该地层中非常低下，而且坚硬的岩层会缩短钻具的使用寿命，导致塌孔、卡钻、掉钻头和斜孔等事故不时发生，使施工的进度无法被正常的推进，有时因某处施工的困难导致阻塞整体进展，而临时变更计划。面对孤石和漂卵石等十分顽固的地层，集合了各地施工单位累计的宝贵经验，仍难以全面、高效地解决该问题。目前在此类地层施用大直径桩孔地常用钻进方法如下：
2.5.1回转法
可以尝试使用配有滚刀钻头、普通硬质合金钻头、组合牙轮钻头等地动力头式或转盘式回转钻机。全断面钢粒钻头或环状钻头也可结合具体情况配合使用。此外，应注意钻头跳动严重是在此类地层执行回转钻进时的特点，因此致使钻具寿命被削减，钻进效率被降低，因此通常不宜采用。
2.5.2冲抓锥
如果卵石粒径较小时，可使用此方法，如果粒径过大而冲抓锥的能力不足时，则需要先用冲击锤破碎该石块或石层后后再抓出，因而较为低效。冲抓钻进，根据具体工艺不同，可分为全套管冲抓钻进和普通钻进两种。前者具有比较完备的性能，但由于施工中需要配备使用拧管装置，导致整个设备甚为庞大，耗时耗力；而后者依托较为松散的孔壁，难以经受来自冲抓锥的较强扰动，因此可能引发塌孔等事故。
2.5.3潜孔锤
在钻进过程中将冲击和回转钻进相结合是该方法的特点，使用装备在孔底部的潜孔锤对钻头施加冲击力以进行钻进。按照不同的动力介质，气动、液动和气液混合是潜孔锤的三大类别。气动则多用于大直径潜孔锤钻。随着我国的潜孔锤研制方面的长足进步，大直径潜孔锤极其系列产品在基础工程的施工工作中获得了越来越广泛的使用。面对较为坚硬的地层，潜孔锤钻无疑是一种很合适且很有发展前景的钻进技术，但是因当前国内市场的大直径潜孔锤通常采取将空气压缩为动力的工艺，必须配合有足够供风量的中压空压机（若达不到需求供风量则要求多台空压机并联工作），因而需要较大的一次性投资，会消耗大量能量资本。并且高昂的价格也是大直径潜孔锤的特点。因此当石层质地尤为坚硬时，应用机械方法破碎并不合适时，可用小药量爆破的辅助施工方法。其中，砾石弹（官方称聚能药桩） 已有了孤石层成功突破的实例。其过程就是把砾石弹放置在岩石表面，借助电雷管引爆的方式，实现高速冲击波以到达破碎坚硬岩石的功效。
2.5.4分级钻进工艺
当使用小直径筒式钻头进行钻进时，其切割岩层的破碎轨迹为同一圆弧，当连续切割卵砾石层时，可以同时使未切割区越发松动，借此则可将其中的充填物，原本的粗砂以及因钻进工作而产生的砂卵砾石屑通过比重较大的泥浆的携带作用返出钻孔之外。而采用筒状钻头杆钻捞取或配合机械方法破碎，还可以采用小药量爆破等辅助手段，将位于钻孔底部的大块卵砾石破碎消除。
结束语：
在不同的工程环境中，地质特征常常复杂多样，因此在具体施工工作中首先需要分析工程对象的地质条件。本文通过介绍较为常见的几种特殊地质条件情况，相适宜的钻孔灌注桩施工技术和注意事项，是已经在具体的工程实践中获得成功考证的技术汇总，相信能对灌注桩技术在施工中的应用、尤其是在特殊地质条件下的具体应用起到需求参考作用。
参考文献：
[1]汪高星,陈志乐,段稳盼, 等.特殊地质条件下灌注桩施工技术[J].水运工程,2017,(4):195-198.
[2]汪高星,陈志乐,段稳盼, 等.特殊地质条件下灌注桩施工技术[J].水运工程,2017,(4):195-198.
[3]周贞勇.流塑状淤泥130m超深大直径灌注桩施工技术[J].价值工程,2017,(34):123-126.
[4]苏志鹏.钻孔灌注桩施工技术与质量控制方法探讨[J].建筑与装饰,2018,(10):156,159.
[5]霍毅斌.建筑工程灌注桩施工技术探讨[J].山西建筑,2018,(3):87-88.
[6]李东艳.钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析[J].建筑与装饰,2018,(9):88,92.
论文作者:黄世靖
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/12
标签：钻孔论文; 泥浆论文; 钻头论文; 地质论文; 卵石论文; 地层论文; 淤泥论文; 《防护工程》2018年第24期论文;