么 暉

(黑龍江省前嫩公路工程建設(shè)指揮部)

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展,鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其他工程領(lǐng)域。但灌注樁屬于隱蔽工程,大部分是在水下進(jìn)行的,影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多,質(zhì)量檢查也比較困難,因此對(duì)其施工過(guò)程每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求,稍有不慎或措施不嚴(yán)就會(huì)在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷,斷樁就是經(jīng)常發(fā)生且難以處理的病害之一。本文結(jié)合工程實(shí)例,詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁斷樁的處治方法,對(duì)類(lèi)似工程將有一定的借鑒作用。

1 工程概述

某高速公路主線橋橋臺(tái)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)樁長(zhǎng) 21m,直徑 1.2m,底部 8m深為中砂礫層,鉆孔灌注樁完成后,在進(jìn)行樁基小應(yīng)變檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn) 0#臺(tái)的 4#樁在樁長(zhǎng)17.5～18.0m處無(wú)樁長(zhǎng)反應(yīng),根據(jù)小應(yīng)變波形圖判斷,確定該樁為“短”樁或斷樁。

經(jīng)對(duì)該樁鉆孔鉆桿的長(zhǎng)度以及孔深的檢測(cè)和灌注混凝土?xí)r埋設(shè)導(dǎo)管長(zhǎng)度的原始記錄進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),該樁實(shí)際施工長(zhǎng)度已達(dá)到 21m,不可能為短樁,應(yīng)是斷樁,至于斷層以下樁長(zhǎng)無(wú)檢測(cè)應(yīng)變波的反映,只能是斷層比較嚴(yán)重。根據(jù)該樁所斷位置接近樁底,已經(jīng)超過(guò)零彎矩點(diǎn)以下的特點(diǎn),決定使用壓漿補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行處理。

2 補(bǔ)強(qiáng)處理過(guò)程

2.1 施工準(zhǔn)備

首先明確現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)的各道工序負(fù)責(zé)制,并委派專(zhuān)業(yè)工程師對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程不間斷的控制,保證處理質(zhì)量。

其次準(zhǔn)備好所需鉆孔、壓漿等機(jī)具,由于施工現(xiàn)場(chǎng)極不平整,加上灌注樁的樁頭外露鋼筋擋視,須在該樁頭上部搭設(shè)一個(gè)懸空工作平臺(tái),以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。

2.2 鉆孔取芯近一步檢查驗(yàn)證

由于斷層較深近樁底,因此鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中一定要不停地對(duì)鉆機(jī)主軸進(jìn)行垂直度校正,防止鉆孔到不了 17.5～18.0m處就斜到樁壁以外,無(wú)法安排下道工序。同時(shí),在鉆機(jī)(可選用混凝土取芯機(jī) G-210型)鉆孔取芯過(guò)程中,要對(duì)每節(jié)混凝土芯樣進(jìn)行認(rèn)真分析總結(jié),密切關(guān)注芯樣的變化情況。

現(xiàn)場(chǎng)情況表明,該樁取芯到 18m以上都完好無(wú)損,且無(wú)夾泥,混凝土的強(qiáng)度也較好,而在 18m后無(wú)完整的混凝土,芯樣中除蜂窩狀?yuàn)A帶個(gè)別石料且很不成型的砂漿外,幾乎就是中粗砂。這說(shuō)明了兩點(diǎn),其一是小應(yīng)變檢測(cè)和實(shí)際是相吻合的,基本反映了工程的實(shí)際情況;其二證實(shí)了該樁鉆孔深度達(dá)到了設(shè)計(jì)深度 21m,只是在灌注第一盤(pán)混凝土?xí)r沒(méi)有封住導(dǎo)管,加上沉淀過(guò)快,導(dǎo)管在混凝土開(kāi)盤(pán)前已經(jīng)被中粗砂礫淤埋,之后在操作導(dǎo)管時(shí)可能過(guò)提,沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)或重視,導(dǎo)致該底樁在 3m范圍內(nèi)混凝土沒(méi)有成型,發(fā)生斷樁。

2.3 孔底清淤

根據(jù)上述鉆孔取芯結(jié)果,表明樁底淤積了中粗砂,決定采取清空樁底淤積中粗砂后灌注高標(biāo)號(hào)水泥漿進(jìn)行置換處理。

但是采用 7 cm的鉆桿要將樁底約 3.5m3的中粗砂清空是有很大難度的,尤其在中粗砂地質(zhì)中鉆進(jìn)很容易發(fā)生埋鉆事故,因此,要加大清孔頻度。

為了防止埋鉆事故的發(fā)生,根據(jù)清孔經(jīng)驗(yàn),先將鉆頭下到 18.5m處不停地清孔,約 30min后有大量的中粗砂沿鉆桿和孔壁陸續(xù)泛出。同時(shí)結(jié)合施工規(guī)范,根據(jù)清孔工作量準(zhǔn)備足量純堿(Na2CO3)和聚乙烯。純堿的作用可使 PH值加大,使土顆粒分散,使粘粒表面負(fù)電荷增加,為粘土吸收外界的正離子顆粒提供了條件,增加水化膜厚度,提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性,降低失水量;聚乙烯的作用是提高泥漿的使用性能。用純堿、聚乙烯加少量黃土配制成的泥漿用手抓粘而有滴的感覺(jué),即可開(kāi)始清孔。

在清孔過(guò)程中要安排專(zhuān)人對(duì)泛砂不停地進(jìn)行排除清理,根據(jù)清出的中粗砂的總量統(tǒng)計(jì),在清孔 6 h后基本排盡了孔底 3.5m3的中粗砂,之后孔口周壁泛砂已很少,且從孔口涌出大量呈白色的、和清孔時(shí)配制的泥漿幾乎一樣的泥漿,這就可以判定孔底基本排盡中粗砂。為了防止孔底周壁中粗砂的涌入,在壓漿前不能停止清孔。

2.4 壓漿處理

為了保證壓漿能一次性成功,應(yīng)先計(jì)算壓漿所需的525#水泥用量。在配制水泥漿時(shí),盡可能按高標(biāo)號(hào)配制,但水泥漿過(guò)稠會(huì)導(dǎo)致壓注困難,通過(guò)多次配制壓注實(shí)驗(yàn),最后確定水泥漿配制比例為 1∶1。剛開(kāi)始?jí)鹤r(shí),將鉆頭埋設(shè)到樁底 20.5m處,在壓注過(guò)程中,特別要注意對(duì)孔口壁的封閉,不能讓水泥漿外溢,只能有少許泥漿甚至清水流淌出來(lái),直到無(wú)法壓注為止。隨后打開(kāi)封閉的孔口壁,這時(shí)候如孔口壁處突然冒出大量水泥漿,與注入的配制水泥漿基本一致,補(bǔ)注水泥漿即可停止。為防止在 17.5m處有新的斷層或蜂窩現(xiàn)象產(chǎn)生,應(yīng)將鉆頭定位于17.5～18m處進(jìn)行二次補(bǔ)漿,直到壓注不動(dòng)為止,然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經(jīng)過(guò)2 h壓注,壓力達(dá)到 2MPa,共用去約 2.1m3的水泥漿。

配制水泥漿時(shí)留下試件取樣,28 d試件強(qiáng)度達(dá)到32.5MPa,超過(guò)樁體原設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

注漿主要是通過(guò)擠密填充補(bǔ)強(qiáng)來(lái)保證樁體底部質(zhì)量。為了減少因水泥漿收縮而產(chǎn)生孔隙,可以在配制水泥漿時(shí)適當(dāng)加入膨脹劑(按 1∶10 000比例)。

2.5 二次取芯驗(yàn)證

壓注水泥漿屬地下隱蔽工程,具體效果如何,只能通過(guò)再次取芯檢測(cè)。為了減少二次取芯的難度和費(fèi)用,待水泥漿終凝后 12 h即在原孔位取芯驗(yàn)證。二次取芯驗(yàn)證的孔位確定要根據(jù)具體情況而定,二次取芯同樣要注意鉆桿的垂直度及 17.5～18m處的芯樣質(zhì)量。經(jīng)過(guò)觀測(cè),從樁頂?shù)綐兜?1m處的芯樣都完好密實(shí)。

待該樁底壓漿強(qiáng)度成型后,再次安排對(duì)該樁進(jìn)行小應(yīng)變檢測(cè),檢測(cè)表明樁長(zhǎng) 21.0m,且被判為質(zhì)量較好的A類(lèi)樁。

3 小 結(jié)

從上述處理過(guò)程可以看出以下幾方面內(nèi)容。

(1)鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中,發(fā)生斷樁、短樁或其他質(zhì)量缺陷也是正常的,但處理一定要認(rèn)真,盡量將事故消滅在萌芽狀態(tài)。若發(fā)生了這類(lèi)事故,要對(duì)樁底的斷層位置、地質(zhì)、鉆孔成孔狀況及當(dāng)時(shí)原始記錄加以認(rèn)真分析,處理后必須要再進(jìn)行驗(yàn)證。建議對(duì)樁體采用三點(diǎn)壓漿法(三點(diǎn)成等邊三角形,若樁徑 1.2m,邊長(zhǎng)可取 60 cm布設(shè))處理,以保證斷層處通過(guò)取芯壓漿后能夠充分密實(shí),達(dá)到樁體完好的程度,按此方案處理斷樁至少有三個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是質(zhì)量可靠;二是保證工期,正常 10～15 d即可處理完畢;三是成本大大降低,如果報(bào)廢一根樁,需要費(fèi)用至少 15萬(wàn)元以上,按此處理僅需 1.5萬(wàn)元左右即可。但是如斷層發(fā)生在樁體中部,則方案確定則應(yīng)慎之又慎。

(2)為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象,在施工過(guò)程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中,保證有程序的拔管和連續(xù)灌注,升降的幅度不能過(guò)大,如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁,導(dǎo)致孔壁下墜或坍落,樁身夾泥,這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過(guò)程中必須每灌注 2m3左右測(cè)一次混凝土面上升的高度,確定每段樁體的充盈系數(shù)。

[1] 盧世深,林亞超.橋梁鉆孔樁試驗(yàn) .人民交通出版社.

[2] 中國(guó)建筑工業(yè)出版社.建筑樁基技術(shù)規(guī)范 .

[3] 朱之基.混凝土灌注樁質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù).人民交通出版杜.

[4] 徐攸在,劉興滿.樁的動(dòng)測(cè)新技術(shù) .中國(guó)建筑工業(yè)出版社.