1、1利用连通器原理分析钻孔桩施工中漏浆点的位置【摘要】岩溶地区做钻孔桩施工，经常性遇到钻孔过程中漏浆的问题，通常的判断为孔底出现溶洞，但笔者经过长时间观察和总结，认为只要孔底出现漏浆即判断为孔底出现溶洞不妥，而应根据漏浆时各方面的反应，按照连通器原理对漏浆现象进行分析，正确判断漏浆位置，以制订正确的处理措施。 【关键词】连通器；岩溶；钻孔桩；漏浆 中图分类号： P634.2 文献标识码： A 岩溶地区进行钻孔桩施工作业，经常在钻孔过程中出现漏浆现象，通常的理解是，桩底出现了未填充溶洞或不完全填充溶洞，导致护壁泥浆迅速泄漏。但本人在国道 322 线永州萍洲大桥施工中，通过多次观察和总结，认为当钻孔
2、过程中出现漏浆时，其成因复杂，并不能简单判断为桩底遭遇溶洞。 国道 322 线萍洲大桥在永州跨越潇水，桥址处河面宽度约为 400m，桥跨布置为（430）+（330）+（75+130+75）+（330） ，主桥为刚构连续梁桥，引桥为 30m 跨简支 T 梁桥，桥梁 3 号至 9 号墩落在河道中。桥梁 0 号台至 9 号墩桩基础穿透浅薄的覆盖层后，嵌入白云质灰岩内，10 号墩至 13 台桩基础则嵌入炭质灰岩内。主墩基桩直径为 2.5m，共有16 根，经地质补勘调整桩长后，最长桩长为 36.9m；引桥各墩基桩直径2为 1.8m，共有 48 根，设计总长为 1241.4m，最长桩长为 34.8m；桥台
3、基桩直径为 1.5m，共有 36 根，设计总长为 1080m，单根桩长为 30m。桥址区岩溶发育，大部分基桩需穿越多层溶洞，且由于大部分桥墩位于河道中，施工难度极大，项目部选用冲击钻进行施工。 以其中 8 号墩（主墩）的一根桩为例，该桩直径为 2.5m，钻孔过程中一共出现有 38 次漏浆。由于该桩的反复漏浆引起了项目部的高度重视，尤其在孔深 38.4m 处漏浆后，通过回填片石和黄泥，结果在 34m 和 35m两处再次发生严重漏浆现象，因而本人在后续的施工中特别对该桩进行了细致观察，结果发现在 40.8m 处出现漏浆时，孔内液面在数分钟内迅速下降了约 5m 后随即稳定，并逐渐恢复。当时测得的孔内
4、泥浆比重约为1.2，外界河道水流流速缓慢，水面平静，约比孔口低 1.3m。本人立即联想到：1、该桩一定是遭遇到了溶洞；2、溶洞一定与外界河水是连通的；3、溶洞内水压力应该与桩位处河水水柱压力相同；4、根据以上条件，应该可以建立桩孔与河道之间的连通器模型，利用连通器模型应该可以确定连通器接口（即溶洞）在桩孔内的位置。 按照连通器原理，假定溶洞在桩孔内出现的位置距离孔口高度为 x，外界河道中水的比重为 1.0，则有方程： 解上述方程，有 x=23.7m，即漏浆处应该出现在距离孔口 23.7m 位置。鉴于出现漏浆时泥浆泵正在对孔内进行循环浆液作业，出现漏浆时实际上立即为孔内做了补浆工作，一定程度上影
5、响了浆液稳定面的高程；3同时，由于孔内液面下降，对漏浆处的压力也产生了变化，当孔内液面下降至接近稳定状态时，溶洞内比重较小的清水也会有一定程度的回流补偿，因而影响了孔内稳定液面的高度，在计算时应予以修正。按理想状态下（即孔内液体没有接受任何补偿的情况考虑）孔内液面最终下降的高度为 5.5m 考虑（只考虑泥浆泵实际工作效率） ，方程应调整为： 解方程后得 x=26.5m。 通过查阅地质资料发现，该桩有两次地质勘探记录，第一次的记录产生于施工前，为设计提供依据所做的工作，但与施工图纸的桩位不对应；第二次的记录产生于工程开工后，当时该桩已经钻进至 27m 左右的孔深。补堪地质资料显示，在距离孔口 3
6、8.547.3m 深度处的岩层较为完整，应无溶洞存在的可能，但 27m 至 31m 深度处裂隙发育，31m 至33.3m 处存在溶洞。在之前的钻进过程中，发现在距离孔口 22m 和 27.8m位置都有溶洞出现。以上情况更是印证了我对该次漏浆情况的判断。当然，如果没有这些地质资料来证明孔底处岩层情况良好，我们也不能排除孔底出现了溶洞的可能，但不妨碍利用连通器原理判断孔内出现漏浆点的最高位置，详细如下： 上图中： 水容重； 泥浆容重； 对应 A 点的河水压强为：；桩孔内泥浆的压强为：； 4对应 B 点的河水压强为：；桩孔内泥浆的压强为：； 分别建立平衡条件时， A 点有： = B 点有：= 在 A
7、 点平衡时的 h1 较在 B 点平衡时的 h1 要小 即，时便可使桩孔内外压力在 A 点达到平衡，条件更易满足。如果孔内液面继续下降，则因为 A 点处孔内压力小于外部压力，将在 A 点处由外界向孔内补充液体来保持孔内液面稳定。 综合以上所述，该次漏浆，有以下几种可能： 1、在该处的溶洞之前未能完全处理好； 2、该处溶洞原本就不是填充溶洞，溶洞内的液体呈流动状态，在较长时间内对护壁地冲刷和钻孔过程中钻头冲击孔底时产生的振动共同作用下，导致该处护壁失效； 3、在其他部分出现溶洞漏浆时，该处护壁因反复承受压力变化，导致护壁失效穿孔。 以第 2、3 两种原因造成漏浆的可能性更大，因此不能追究施工单位的
8、责任。 鉴于以上，本人立即要求用片石和粘土回填至距离孔口 25m 处，但因业主和项目部考虑到成本因素，仅回填至 36m 处即停止，在静置 8 小时后，第二天进行冲孔作业时，随即又出现了孔内液面下降，并从孔内返出清水，宣告本次处理未能成功。不得已再次回填至距孔口 25m 处，5静置 8 小时后，用小冲程钻进，对孔壁进行挤压加固，到达 40.8m 深度后按正常钻孔作业钻进，直至设计桩底标高后未再次出现漏浆现象，并在后续清孔时也没有出现意外情况，最终顺利完成灌注，成桩检测该桩为类桩。 按照上述分析方法，应用到本工程其他桩基钻孔施工作业中，在部分桩基施工中也得到了比较好的验证，且成桩质量良好。 结论：
9、岩溶地区进行钻孔桩施工作业中出现漏浆的原因复杂多变，一旦遇到孔内液面下沉、漏浆时，应根据当时现场情况并综合地质资料和之前的钻孔过程进行分析和判断，不应一概认为只要出现漏浆现象就可以认定是孔底出现溶洞，从而采取不恰当处理措施，如此只能造成工期延误，增加工程施工成本。尤其在水中桥梁桩基础施工时，应根据既有地质资料和现场实际情况，结合连通器原理，估算出现漏浆点的最高位置，采取果断措施处理，方能最大限度节约工程投资和保证施工进度。参考文献： 1、路桥施工计算手册周水兴等 人民交通出版社 2、公路排水设计规范（JTG/TD33-2012） 3、公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011） 4、桥涵水力水文舒国明人民交通出版社
