大口径钻孔孔壁稳定性研究

魏天翔

摘 要：近年来，我国基建事业发展蓬勃，地质钻探应用也愈加广泛。大口径钻孔是钻孔灌注桩的重要分支，其钻孔孔径大，对地质稳定性以及钻孔质量也有直接影响。相关生产单位应当要了解大口径钻孔孔壁稳定性的相关稳定因素，减少客观环境因素对钻孔生产的影响，全面提升钻孔的安全性和效率。本文将大口径钻孔孔壁作为研究对象，分析孔壁稳定性的影响因素，并结合生产现状提出了一些改良措施可建议，希望能够相关单位提供参考借鉴。

关键词：大口径;钻孔;孔壁;稳定性

钻孔灌注桩钻孔过程中受到的应力种类多，对地质稳定影响程度大。常见的应力有地层土压力、地下水位以及土体的蠕变、地下水位压应力等。因为成孔时、浇筑混凝土前，整个孔壁不稳定，缺乏支撑，因此会出现滑裂、坍塌等风险。相关施工人员应当针对不同的土质钻探情况分析孔壁的稳定性，并做好孔内泥浆护壁管控，以此来预防孔壁坍塌。

1.大口径钻孔孔壁稳定的基本前提

在现代工程建设施工中，岩土性质特殊，钻孔施工环境复杂，具有隐蔽性高、影响因素多等问题，施工人员应当遵循静力学、土力学、流体力学的基本原则，结合现有的钻孔施工经验，因地制宜分析影响孔壁稳定性的因素，及时提出有效地解决措施和方法。现分析大口径钻孔孔壁稳定性的基本要求。

1.1静力平衡

静力平衡要满足孔壁岩土侧压力+地表受外界附加应力×外界附加应力的传递系数≤岩土内应力+冲洗液水头压力+圆环应力。

1.2地表渗流

在一定的时间内，钻孔应同时满足地层静力平衡和地层渗流条件;一旦地下水存在水头压差，整个下部岩土颗粒顺着渗流特征运动的可能性就会增加，严重时可导致整个岩土颗粒沿着压差方向直接冲击孔壁，导致钻孔系统晃动、破裂、倾倒。加强地层渗流控制需要相应的技术人员做好孔内水压力控制，最好让孔内水头压力远大于地下水压力。建议孔内随机冲洗液的水头压力和该位置的地下水压力差值大于2×10 4 （P a ） 。

1.3蠕变影响

岩土都具备“蠕变”特征，随着时间的推移，岩土的变形量会不断增加，一旦变形量累积到一定程度就会导致孔内局部坍塌;此外，一些岩土因为长时间在水中浸泡会发生软化，也会对整个孔壁产生直接影响，直接威胁到孔壁稳定性。

2.影响孔壁稳定性的因素

2.1客观因素

岩土性质和地下水稳定性是影响孔壁稳定性的客观因素，这些影响是不可避免但可减缓的。从孔壁稳定性特征来看，所支撑岩土粘黏性、摩擦角、蠕变性会直接影响孔壁耐久性，影响程度最大的为黏性土;地下水渗流会直接冲击孔壁，多表现为水位突变侵蚀、渗流冲击。因为地下承压力地埋深大，上部或可设置隔水层，钻孔穿过上覆隔水层时候，地下承压力也会大于孔内的压力，顺带岩土颗粒涌入孔内，直接影响整个隔水层的稳定性。

2.2工艺技术影响

灌注桩成孔的工艺较多，其中包含了正循环和反循环两种。在相同的条件下，正循环和反循环产生的压力方向不一样，若没有采用正确的工艺技术，选用错误钻孔方式，会增加孔壁开裂风险;此外，泥浆在孔壁内部始终保持着运动状态，泥浆和钻孔流速方向一致，流速越大、摩擦就越大，会增加泥浆以及岩土对护壁的伤害。这需要施工人员选用科学的施工工艺，实现排渣和孔壁稳定目标。

2.3人为因素

施工人员的主观能动性也会影响大口径钻孔孔壁的稳定性。若施工单位没有选用科学的施工组织设计，应用科学的人工、材料、机械管理，都会增加岩土层施工难度，影响成孔质量。首先，参与钻孔的施工人员专业技术能力、职业道德认知、身体健康状态都会影响钻孔的效率和质量;其次，施工方案选择，施工计划安排不科学、不合理，会导致孔壁维护不到位，严重影响施工质量;最后，现场施工管理力度和方法会影响孔壁稳定性。施工单位应当加强监督、应用专业的管控策略提升施工质量。

3.对于提升大孔径钻孔孔壁稳定性的措施建议

综上所述，影响大孔径钻孔孔壁稳定性的因素较多，包含有水文地质环境、钻孔机械选用、施工人员的专业影响。为了保证大孔径钻孔孔壁的稳定性，相应的施工人员应当因地制宜，采用科学的施工措施和方案，多借鉴类似工程的经验，进而制定出科学的钻孔方案和施工计划，保证钻孔质量。

3.1加强人员管理

为了减少现场施工的风险，相应的施工单位要加强管理，针对现场的施工资源如人力、机械、材料等因地制宜做好资源部署和人员管理。建议加强现场监督，对比常见的工案例提前分析可能存在的施工隐患，做好技术交底工作，让参与施工的人员都知道安全施工的重要性和方法，进而保证施工方案的科学执行。建议制定严格的交底监督制度，让参与人员参加安全考试、签字确认后才可考虑上岗;与此同时，加强现场技术指导，施工技术人员要担负起技术管理责任，要坚持以人为本，不断提升施工人员的安全警惕性、专业施工技能和综合素质，增强其责任心和主观能动性，最终保证各项技术要求都能被完成。

3.2制定科学钻孔方案

施工人员应当针对岩土的性质、施工环境的水文地质环境以及现有的施工资源语义分析，分析施工现场可能存在的不利因素，进而制定科学、完善、高效的施工措施。

3.3做好技术管理

影响大口径钻孔孔壁稳定性的因素较多，相关施工人员应当了解孔壁坍塌对工程的经济性、安全性的影响，当出现安全隐患时候要及时分析泥浆损失的原因，采用积极的应急措施，若出现了泥浆漏失风险，就应当及时监测，核对，进行加固或者疏导处理;若已经发生了孔壁坍塌，施工技术人员需要因地治理，要提升泥浆的性能和稳定性，可采用软土地基处理方式如高压旋喷、深层搅拌法加固软土地基，促进成孔。

4.结语

综上所述，影响钻孔孔壁稳定的因素较多，施工人员应当了解钻孔稳定性的要点，分析岩土层的稳定性和影响其稳定性的因素是关键，分析哪些因素在一定条件下会发生变化，以及这种变化对孔壁稳定的利弊，在施工中对其采取维护、加强、防止和避免等措施。建议施工单位客观分析岩土性质、地下水以及孔径影响，优化施工方案，做好施工人员教育和现场管理。

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