一、研究背景与研究目标

相对于传统的基础处理形式，灌注桩基础具有施工速度快、成桩质量高、适用范围广、安全环保等诸多优点。随着旋挖钻机性能的不断提升和旋挖施工工艺的不断完善，旋挖成孔的灌注桩基础形式应用前景越来越广泛。

旋挖灌注桩优点突出，但是施工主体深处地底，不可视不可见，质量控制具有一定的难度。尤其是塌孔问题，经常对桩基施工的质量、安全与进度产生不利影响。本文通过对旋挖灌注桩钻孔成桩过程中各种影响因素进行研究与分析，对旋挖桩塌孔问题的诱因进行了归纳总结，同时针对性的提出事前控制措施的建议。

二、旋挖灌注桩施工工艺流程及塌孔问题分析

2.1旋挖灌注桩施工一般工艺流程

施工准备→孔位测放→钢护筒放置→护筒与桩孔中心线校核→泥浆循环与旋挖成孔→清孔→钢筋笼制作与吊装→二次清孔→混凝土导管下放→混凝土灌筑→导管与护筒移除→施工完成。

2.2旋挖灌注桩塌孔诱因分析

1）塌孔问题几乎伴随着旋挖成孔施工的全过程

按施工工序来说，从桩基开始旋挖造孔、清孔、钢筋笼安装、二次清孔、混凝土导管下放到混凝土灌筑，每个工序都有可能发生塌孔问题，其中还包括工序衔接和工序停歇的时间段。

2）塌孔问题的诱因

原则上方案合理措施得当的情况下，塌孔问题是能够有效避免的。不过设计师需要考虑施工成本，很难在设计方案上充分改善不利地质从而杜绝桩基塌孔。

同时，实际施工中往往存在着地质勘探未能一桩一探，导致部分桩位地质情况掌握失真和钻进方案出现偏差。施工方面，在钻进、钢筋笼安装、砼灌筑施工时，也容易因施工水平和经验不足导致孔壁失稳，造成塌孔。另外，施工过程中遇到干扰因素以及孔壁存置时间过长也可能成为塌孔的诱因。

三.塌孔的诱因分析与应对措施

3.1地质条件差

地质条件差是造成旋挖桩基塌孔的主因。当施工场地的地质条件较差，如存在卵石层、软弱土层、溶洞、砂层等情况时，孔壁容易失稳坍塌。地下水流活跃的地质情况，特别是砂层中含有丰富地下水时，极易形成流砂，造成泥浆护壁效果不佳、孔内水头不稳等不利情况，进而造成塌孔。

应对措施：复杂地质条件施工时，建议在每个桩位提前钻探超前钻，准确掌握地质情况，从而针对性的选择钻进工艺和钻头，并根据地层特点规划不同的钻进参数和泥浆参数。地下水过于活跃的地质，可以通过降水井降低地下水位的方法，减弱地下水流对孔壁稳定能力的影响。

如果仍然不能避免塌孔问题，则要考虑采取措施改良地质条件，比如塌孔处换填稳定材料、甚至灌浆和灌注反压混凝土等地质加固措施。

3.2泥浆性能不佳

泥浆性能对孔壁的稳定性起着至关重要的作用。如果泥浆的比重、黏度、胶体率等指标不符合要求，孔壁无法得到有效的支撑，容易造成缩径，随着缩径扩孔侧壁稳定性会降低，严重的情况会导致塌孔。

应对措施：材料上选用性能良好的泥浆，施工中严控泥浆配置质量，及时检测泥浆参数，发现偏差及时进行调整。对于出现缩径问题的桩孔，要注意紧密衔接钢筋安装和混凝土灌筑工序，尽量缩短孔壁存置时长，减少进一步缩径与塌孔的几率。

3.3钻进参数不合理

钻进过程中的钻进速度、钻进压力等参数设置不合理，可能导致孔壁失稳，引发缩径和坍塌。

应对措施：应当合理设置钻进参数，当地质层发生变化时，特别是稳定地质过度到卵石类、砂层类不良地质时，钻进参数应当及时调整，避免钻进过程中对孔壁造成过大的扰动。

3.4孔内水头不足

孔内水头不足会导致孔壁静水压力的支撑减弱，增加了塌孔风险。

应对措施：施工过程中应当全程维持孔内水头，一旦地质变化导致水头快速下降，应当适量加大泥浆比例，必要时可以采用泥浆护壁或其他护壁措施。

3.5钢筋笼安装不当

地质条件差的孔壁，如果遭到钢筋笼碰撞或者钢筋笼安装时间过长，可能导致塌孔。

应对措施：应当注意规范操作，避免钢筋笼碰撞孔壁，尽量缩短钢筋笼安装时间。

3.6施工组织不当

桩孔附近出现干扰因素，如振动碾压施工作业、弃料或者物资过度堆载、重型机械设备行驶等，也会增加塌孔的几率。另外，嵌岩桩成孔的收尾阶段，旋挖弱风化岩石下挖速度慢、施工噪音大、钻头磨损快，既要考虑夜间施工对周围居民生活作息的影响，也要考虑旋挖钻头快捷检修的问题；否则有可能因为孔壁存置时间过长导致塌孔。

应对措施：应当科学进行场地布置和合理组织相临工程施工，避免或者减少旋挖成孔作业的干扰因素。同时，应当紧密组织开钻到灌注之间的施工工序，选用行动高效的施工班组和性能先进的钻进设备，尽量缩短孔壁存置时长，从而减小塌孔几率。

3.7塌孔处理

对于已经出现塌孔问题的灌注桩，塌孔不深时，回填后可改用加长护筒，护筒周围夯实后重新开钻。若发生严重塌孔，应马上用粘土或砂类土回填，或用掺入不小于5%水泥砂浆的粘土回填，待回填稳定后重新钻孔。

如果地质条件很难保证旋挖作业成孔，则需要考虑采取措施改良地质条件或者改用冲击钻等施工工艺。

四、工程应用实例

六安市某渡槽重建工程，桩基采用灌注桩。桩径有三种：1.2m、1.5m、2m，桩长8.5m－26.5m，桩基形式为嵌岩桩，入岩深度为进入弱风化岩石4D。地质情况较为复杂，基岩主要为侏罗系毛坦厂组（J₃m）安山岩，在地表、河床和渠身尚分布有第四系（Q）冲洪积物及壤土和碎石土为主的人工填土。

桩基开挖采用旋挖钻成孔，泥浆护壁，钻孔前每排桩均进行了超前钻，地质情况掌握基本准确，对不同地质层均制定了针对性的钻进参数与泥浆配比等预防塌孔措施。2023年1月2日开工，钻孔成桩施工中，工序组织紧密，有效消除干扰因素，发生塌孔的10#桩基和2#桩基处置措施得当，为该工程加强塌孔预防措施积累了经验。灌注桩施工于2023年3月20日全部完成，经钻孔取芯和超声波检测，桩基的桩身完整性和沉渣厚度均满足设计和规范标准，后经联合验收桩基础质量合格。

五、结论

孔壁失稳是桩基塌孔的根本原因，施工中一方面要保持静水压力对孔壁的支撑，另一方面要减少或者避免施工过程对薄弱地质孔壁的扰动。这就需要施工人员准确掌握地质变化，针对性的制定施工方案，合理调整钻进速度、钻进压力、泥浆参数等施工工艺。

旋挖钻孔灌注桩施工中，因为成本的原因往往不能充分改善不利地质条件杜绝塌孔。不利地质条件一旦开钻形成直立孔壁，便存在着塌孔的风险，直立孔壁存在时间越长，塌孔的风险越大。所以，紧密组织桩基旋挖、钢筋安装、混凝土灌筑等施工工序，缩短直立孔壁存置时长，是避免塌孔的核心。所以可以通过选用行动高效的施工班组和性能先进的钻进设备，合理缩短孔壁存置时长，从而减小塌孔几率。

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