么 暉

(黑龍江省前嫩公路工程建設(shè)指揮部)

隨著我國交通基礎(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、施工簡便等特點廣泛地應(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,因此對其施工過程每一環(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)合工程實例,詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁斷樁的處治方法,對類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基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁設(shè)計,設(shè)計樁長 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)變檢測時發(fā)現(xiàn) 0#臺的 4#樁在樁長17.5～18.0m處無樁長反應(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)對該樁鉆孔鉆桿的長度以及孔深的檢測和灌注混凝土?xí)r埋設(shè)導(dǎo)管長度的原始記錄進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),該樁實際施工長度已達(dá)到 21m,不可能為短樁,應(yīng)是斷樁,至于斷層以下樁長無檢測應(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)超過零彎矩點以下的特點,決定使用壓漿補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行處理。

2 補(bǔ)強(qiáng)處理過程

2.1 施工準(zhǔn)備

首先明確現(xiàn)場處理時的各道工序負(fù)責(zé)制,并委派專業(yè)工程師對處理過程進(jìn)行全過程不間斷的控制,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)一個懸空工作平臺,以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。

2.2 鉆孔取芯近一步檢查驗證

由于斷層較深近樁底,因此鉆機(jī)在鉆孔過程中一定要不停地對鉆機(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,無法安排下道工序。同時,在鉆機(jī)(可選用混凝土取芯機(jī) G-210型)鉆孔取芯過程中,要對每節(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)場情況表明,該樁取芯到 18m以上都完好無損,且無夾泥,混凝土的強(qiáng)度也較好,而在 18m后無完整的混凝土,芯樣中除蜂窩狀夾帶個別石料且很不成型的砂漿外,幾乎就是中粗砂。這說明了兩點,其一是小應(yīng)變檢測和實際是相吻合的,基本反映了工程的實際情況;其二證實了該樁鉆孔深度達(dá)到了設(shè)計深度 21m,只是在灌注第一盤混凝土?xí)r沒有封住導(dǎo)管,加上沉淀過快,導(dǎo)管在混凝土開盤前已經(jīng)被中粗砂礫淤埋,之后在操作導(dǎo)管時可能過提,沒有被及時發(fā)現(xiàn)或重視,導(dǎo)致該底樁在 3m范圍內(nèi)混凝土沒有成型,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,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,即可開始清孔。

在清孔過程中要安排專人對泛砂不停地進(jìn)行排除清理,根據(jù)清出的中粗砂的總量統(tǒng)計,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)先計算壓漿所需的525#水泥用量。在配制水泥漿時,盡可能按高標(biāo)號配制,但水泥漿過稠會導(dǎo)致壓注困難,通過多次配制壓注實驗,最后確定水泥漿配制比例為 1∶1。剛開始壓注時,將鉆頭埋設(shè)到樁底 20.5m處,在壓注過程中,特別要注意對孔口壁的封閉,不能讓水泥漿外溢,只能有少許泥漿甚至清水流淌出來,直到無法壓注為止。隨后打開封閉的孔口壁,這時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,直到壓注不動為止,然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經(jīng)過2 h壓注,壓力達(dá)到 2MPa,共用去約 2.1m3的水泥漿。

配制水泥漿時留下試件取樣,28 d試件強(qiáng)度達(dá)到32.5MPa,超過樁體原設(shè)計強(qiáng)度。

注漿主要是通過擠密填充補(bǔ)強(qiáng)來保證樁體底部質(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適當(dāng)加入膨脹劑(按 1∶10 000比例)。

2.5 二次取芯驗證

壓注水泥漿屬地下隱蔽工程,具體效果如何,只能通過再次取芯檢測。為了減少二次取芯的難度和費用,待水泥漿終凝后 12 h即在原孔位取芯驗證。二次取芯驗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)過觀測,從樁頂?shù)綐兜?1m處的芯樣都完好密實。

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

3 小 結(jié)

從上述處理過程可以看出以下幾方面內(nèi)容。

(1)鉆孔灌注樁在施工過程中,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)生了這類事故,要對樁底的斷層位置、地質(zhì)、鉆孔成孔狀況及當(dāng)時原始記錄加以認(rèn)真分析,處理后必須要再進(jìn)行驗證。建議對樁體采用三點壓漿法(三點成等邊三角形,若樁徑 1.2m,邊長可取 60 cm布設(shè))處理,以保證斷層處通過取芯壓漿后能夠充分密實,達(dá)到樁體完好的程度,按此方案處理斷樁至少有三個優(yōu)點: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,如果報廢一根樁,需要費用至少 15萬元以上,按此處理僅需 1.5萬元左右即可。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,在施工過程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動導(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。在灌注過程中必須每灌注 2m3左右測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 .人民交通出版社.

[2] 中國建筑工業(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)量無損檢測技術(shù).人民交通出版杜.

[4] 徐攸在,劉興滿.樁的動測新技術(shù) .中國建筑工業(yè)出版社.