摘要：市政工程中旋挖干成孔灌注桩应用比较普遍，结合金州大道与星光大道节点改造工程在旋挖钻干成孔施工中发生的塌孔事故进行分析，根据提出的多种解决方案进行比选分析，找出有效、经济的实施方案，为以后类似的施工中提供借鉴和指导作用。
关键词：桩基 旋挖钻 干成孔 塌孔 方案比选
1 工程概况
金州大道与星光大道延伸段节点改造工程位于重庆市两江新区大竹林片区。本项目共包含星光大道延伸段主线道路建设及星光大道延伸段与金州大道节点立交改造工程，本项目涵盖道路、桥梁、隧道、结构、排水、海绵城市工程措施、交通、隧道运营管理、管理用房及给排水电气安装工程。其中支挡结构及桥梁桩基共计1015根桩基，桩径分别为1m、1.2m、1.5m、2m、2.5m和3m。类型为摩擦桩与端承桩。摩擦桩多位于素填土上，端承桩要求入中风化岩层不小于3倍直径，并且桩底基岩饱和（黏土质岩取天然湿度）单轴抗压强度标准值不小于4.5Mpa。
1.1 地质情况
根据地勘成果及区域资料，线路区主要出露地层为第四系人工堆积层，残坡积层，侏罗系的沙溪庙组基岩，其岩性按新至老分述如下：
（1）素填土（Q4ml）：以灰色、褐黄、褐红色为主，干至湿。主要由砂泥岩块石、碎石角砾及粉质粘土组成。块石边长高一般为20～500mm，不规整，在既有路面范围以表层路面层、下部碎石角砾土为主，粒径经过筛选及机械压实，多为中密～密实状态，其余地段填土组成较为复杂，在不同地段差别大，人行道多含有碎砖块、混凝土块等，压实度较差，多为松散～稍密状。施工回填地段以松散为主，局部坡地面大块石抛填，均匀性差。场地素填土厚度0.2～38.6m，厚度薄多在山体开挖区，厚度大的分布于原沟谷地形回填区。
（2）粉质粘土（Q4el+dl）：褐色、黄色、紫红色，天然状态呈可塑状，压缩性中等，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，断面稍有光泽，由上而下块角砾含量渐增，残坡积，与下伏基岩强风化带呈渐变过渡。场地分布不连续，透镜体分布，局部地点存在，厚度0.5～8.2m。
（3）泥岩（J2s）：暗红色、红褐色、紫褐色，泥质结构，薄～厚层状构造，遇水易软化，脱水极易风化崩解，成份以粘土矿物为主，大多含粉砂质较重，含青灰色泥质、砂质条带、团块，局部含大量钙质结核，部分地段有砂岩夹层，厚度小。质软。整个场地皆有揭露，为本场地主要岩层。场地基岩面起伏局部坡度大，多为施工填土与基岩形成的岩土界面，坡度10～50°。
（4）砂岩（J2s）：黄色、灰色、灰白色，中细粒结构，中～巨厚层状构造，钙质胶结，矿物成份主要为长石、石英等。质较硬。部分钻孔有揭露，局部含泥岩角砾。
1.2 施工情况
项目部前期组织14#桩板挡墙桩基施工中，考虑到地质、水文和周边环境情况，项目部选择旋挖干成孔的方法进行施工。施工中发现桩基普遍在0-8m的位置出现塌孔。
2 塌孔原因分析
出现塌孔情况后，项目部立即组织各部门及经验丰富的施工人员进行原因分析：
（1）该段桩基采用的是旋挖钻干成孔施工方法，无泥浆护壁，对于地质较差的孔体无护壁保护措施。
（2）从塌孔部位看，0-8m位置位于素填土层，并且该段原为弃渣场，压实度较差，其中夹杂大块石，不均匀分布。坍塌处多为钻进过程中遇到块石后对周围松散土体造成扰动，导致坍塌。
（3）桩基施工场地附近正在进行土方作业，运输车、挖掘机等施工机械紧靠桩基施工位置来回经过，导致桩基土体产生扰动，导致坍塌。
（4）部分桩基施工时在落雨天，导致雨水，地表水渗入桩内，桩内土体经浸泡冲刷，导致坍塌。
3 处理方案比选分析
项目部根据分析原因和丰富的施工经验，提出以下四种方案，进行探讨和分析比选。
（1）泥浆护壁成孔灌注桩
机械成孔采用泥浆护壁是比较广泛的使用方法。钻进过程中通过控制泥浆比重，降低钻进速度，延长泥浆造壁的时间，使孔壁形成一层保护层，能有效的防止塌孔。但泥浆护壁施工起来存在诸多问题。首先施工场地内没有造浆所需黄土，需从外部购买至现场；其次本工程整个施工场地为一个狭长的施工地带，所处位置周边地块大部分开发完全，并且全线1.8km长道路基本都分布有防护桩，不集中，导致泥浆护壁施工所需开挖的泥浆循环池和沉淀池数量较多；再次施工完成后的泥浆需外运处理。分析结论泥浆护壁施工泥浆制备循环难度大，成本高，环境污染大。
（2）钢护筒护壁
根据现场情况，塌孔部位在0-8m处，塌孔深度不深，可采用钢护筒跟进作为护壁防止塌孔。首先测明塌孔的具体位置，塌孔的程度，确定埋设钢护筒的长度，然后对塌孔段进行扩孔，埋设钢护筒，护筒需超过塌孔深度，进而使塌孔部位全部形成钢护筒护壁，防止塌孔。浇筑完桩基混凝土后，在初凝后及时将钢护筒拔出，以便循环使用。由于本工程桩基数量达1015根，桩径种类较多，各桩径制作钢护筒成本较大，部分桩径使用率不高。而且钢护筒埋设时为保证桩径尺寸，需扩孔后安装，容易造成桩身混凝土超方，导致成本增加。在钢护筒拔出时，如若未控制好拔出时间，会出现两种情况，一是混凝土与钢护筒凝固，钢护筒无法拔出，二是混凝土未初凝，拔出钢护筒后破坏了桩身混凝土，影响桩身质量。分析结论钢护筒护壁操作难度大，易发生卡筒，费用高。
（3）低标号混凝土回填
回填低标号混凝土是目前桩基塌孔处理较普遍的一项措施。首先对已塌孔段进行扩孔，钻过易塌孔段后，待桩内不出现大面积塌孔后，清除孔底渣土，回填低标号混凝土（一般采用C15混凝土）回填，待混凝土初凝后，重新开钻，此时孔壁形成了一层混凝土护壁，防止塌孔。从经济角度考虑，回填低标号混凝土既造成混凝土的浪费，成本费用高，而且需待混凝土初凝后进行二次开钻，耽误时间较长，影响工期。
（4）水泥土回填
采用袋装水泥与粉质粘土按一定比例进行混合，加入适量水进行搅拌，使其形成可塑状态。搅拌完成后立即回填至塌孔桩内，利用旋挖反钻对回填土进行挤压，静置6小时左右，使水泥土凝结固化，形成具有粘聚力的
加固体，对孔内土层起到一定支撑和稳定作用，再进行钻孔施工。水泥土所需材料粉质粘土和水泥，容易获取，而且相对成本较低。操作上需把控好水泥、粉质粘土和水的比例，控制在可塑状，若未控制好比例造成流塑状，会导致凝固时间增长，影响工期。
通过上述四种方案对比，分析情况如下表：
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项目部综合对比上述四种方案后，结合项目实际情况，决定采取第四种方案水泥土回填进行处理。
4 处理效果
通过采用水泥土回填，严格控制旋挖钻在易塌方段的钻进速度，同时及时清运孔口渣土，并要求机械车辆与桩基施工保持一定安全距离，减少各种外部因素对土体的扰动，14#桩板挡墙桩基未出现二次塌孔情况，顺利按照工期全部施工完成，并且桩基第三方检测全部为I类桩。
5 结束语
在地质条件较差的情况下，桩基施工出现塌孔现象较为普遍，往往增加了工程成本，同时也延长了工期，影响了整个项目的顺利进行。塌孔处理方案的选择应认真分析塌孔原因，结合施工现场的实际情况，并考虑工期进度和工程成本的影响，选择最适合的塌孔处理方案，确保桩基施工的顺利完成。
参考文献：
[1] 徐武杨，吴非，陈军.钻孔灌注桩施工塌孔原因分析及预防措施[J].城市建设理论研究（电子版），2014（32）：1681～1682.
[2] 李龙峰.浅谈旋挖钻孔灌注桩塌孔处理措施在实际施工中的应用[J].装饰装修天地，2019（7）：265.
附：作者简介
作者简介表
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论文作者:郑成达
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
标签：桩基论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 基岩论文; 粘土论文; 方案论文; 项目论文; 《基层建设》2020年第2期论文;