【摘 要】高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)施工主體為混凝土結(jié)構(gòu)工程，結(jié)構(gòu)工程基礎(chǔ)施工主要為鉆孔灌注樁，而鉆孔灌注樁作為一種深基礎(chǔ)型式，以其適應(yīng)性強(qiáng)、承載力大、施工較為簡(jiǎn)單被廣泛應(yīng)用。哈大鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鉆孔樁數(shù)量較大，地質(zhì)條件跨度較大，鉆孔樁事故時(shí)有發(fā)生，因此本文主要針對(duì)鉆孔樁事故原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)預(yù)防和補(bǔ)救措施。

【關(guān)鍵詞】鉆孔樁;事故;補(bǔ)救措施

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，大跨度結(jié)構(gòu)的修建，對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求愈來(lái)愈高，這為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)推廣和應(yīng)用，提供了極為有利的條件。樁基礎(chǔ)具有適應(yīng)性強(qiáng)、承載力大、施工較為簡(jiǎn)單、可以穿越軟弱土層、便于水下施工及沉降量小等優(yōu)點(diǎn)，因此重視鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制問(wèn)題成為高鐵施工中的容易被忽視的重難點(diǎn)之一。在施工過(guò)程中由于對(duì)客觀情況估計(jì)不足或地質(zhì)情況有變化以及機(jī)械、人為等因素，鉆孔及灌注過(guò)程中常常出現(xiàn)一些事故，本文根據(jù)目前我國(guó)高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鉆孔灌注樁的特點(diǎn)，針對(duì)鉆孔灌注樁事故產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防及補(bǔ)救措施，對(duì)實(shí)際施工建設(shè)提供一定的參考。

1.坍孔

1.1原因

護(hù)筒未按規(guī)定要求制作，護(hù)筒埋設(shè)方法不當(dāng)，未考慮因地制宜、靈活的埋置方法；泥漿不符合要求，粘土質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)或泥漿比重不足，未起到有效護(hù)壁的作用；孔內(nèi)的水位低于地下水位，導(dǎo)致孔內(nèi)水位壓強(qiáng)降低，造成坍孔；在富含粘性土的地質(zhì)層或松散的砂層，鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)速度過(guò)快，泥漿的密度未控制好，孔壁護(hù)壁不到位，致使坍孔；在開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，沖程過(guò)大，由于機(jī)械對(duì)土層的擾動(dòng)，使護(hù)筒的底部或砂層坍塌；掏渣時(shí)，未及時(shí)向孔內(nèi)注入泥漿或水摻粘土，掏渣后，水位低于正常水頭高度，護(hù)筒水位低于地下水位，使護(hù)壁受水位壓強(qiáng)破壞，造成坍孔；在混凝土灌入前，下放鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠偏位擺動(dòng)碰撞孔壁，造成坍孔；清孔后沒(méi)及時(shí)灌注混凝土放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且沒(méi)有采取相應(yīng)預(yù)防措施，造成坍孔。

1.2 預(yù)防及補(bǔ)救措施

在灌注前，可以采取下列措施減少坍孔的可能性。主要包括：對(duì)泥漿的比重、粘度、膠體率等各項(xiàng)指標(biāo)按照要求嚴(yán)格把關(guān)，在鉆進(jìn)進(jìn)尺前，確保泥漿各項(xiàng)指標(biāo)合格；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定合理的鉆進(jìn)進(jìn)度，確保井孔的穩(wěn)定性；對(duì)孔內(nèi)水頭標(biāo)高實(shí)時(shí)把控，確?？妆谔幱谝环N負(fù)壓狀態(tài)。一般情況下，在砂層中鉆孔，孔內(nèi)的水頭高出外面的水面2.5～3.0m為宜；確保護(hù)筒按要求制作，在有足夠埋深的前提下，保證護(hù)筒埋設(shè)穩(wěn)固牢靠；嚴(yán)禁將護(hù)筒連結(jié)在鉆機(jī)上，防止由于機(jī)械振動(dòng)引起孔口坍塌，造成大面積塌孔事故；對(duì)同一墩位處各鉆孔樁應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況合理安排施工順序，以防止相鄰孔壁被擾動(dòng)引起坍孔。

如灌注時(shí)已出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，可以采取緊急措施進(jìn)行補(bǔ)救。如果護(hù)筒底腳處發(fā)生坍孔，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，就地拔出護(hù)筒，回填鉆孔，壓實(shí)后重新埋設(shè)護(hù)筒，再開(kāi)鉆；采用加長(zhǎng)護(hù)筒，使用震動(dòng)錘使護(hù)筒繼續(xù)下沉，直至護(hù)筒底腳處于坍孔位置以下，外圍用密實(shí)性良好的黏土或裝有黏土的草袋回填并夯實(shí)，重鉆時(shí)，控制好泥漿各項(xiàng)指標(biāo)和孔內(nèi)水位；若坍孔發(fā)生位置過(guò)深，可以使用測(cè)深錘結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況分析坍孔位置及坍塌程度，如果坍塌不嚴(yán)重，則可以調(diào)高泥漿比重，繼續(xù)進(jìn)尺，若坍塌程度較為嚴(yán)重，則應(yīng)立即用砂或小礫石摻和適量黏土回填至坍孔以上位置，為使效果更好可將整個(gè)鉆孔全部回填，使回填土沉積密實(shí)，當(dāng)水位穩(wěn)定后，重新鉆進(jìn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控不良現(xiàn)象的發(fā)生；若采取以上措施后仍發(fā)生連續(xù)、嚴(yán)重坍孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，可以采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆至坍塌處進(jìn)行壓漿處理，達(dá)到防漏堵漏的效果后，重新鉆進(jìn)。

2.縮頸

2.1原因

產(chǎn)生縮頸原因主要是土層受孔隙水和周邊作業(yè)機(jī)械振動(dòng)作用向孔芯擠壓變形和孔壁塑性土膨脹以及鉆錘磨損過(guò)甚，焊補(bǔ)不及時(shí)等情況所致。

2.2預(yù)防和補(bǔ)救措施

成孔時(shí)，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，快速通過(guò)，成孔后孔壁形成泥皮，孔壁不會(huì)滲水，亦不會(huì)引起膨脹；及時(shí)焊補(bǔ)鉆頭，并在軟塑土地層采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁；采用鉆頭上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。

3.孔底沉渣過(guò)厚

3.1原因

孔底沉渣過(guò)厚主要是灌注時(shí)檢查不夠認(rèn)真，清孔不徹底，沒(méi)有進(jìn)行二次清孔或方法不當(dāng)所致。

3.2預(yù)防和補(bǔ)救措施

首先，事前認(rèn)真檢查，采用符合要求的測(cè)繩與測(cè)錘進(jìn)行測(cè)孔，一次清孔要采取改善泥漿性能，延長(zhǎng)清孔時(shí)間等措施保證孔內(nèi)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)符合要求；其次，下放完鋼筋籠后，再次檢查沉渣厚度，如沉渣厚度超過(guò)規(guī)范要求（20cm），應(yīng)進(jìn)行二次清孔，二次清孔可利用導(dǎo)管進(jìn)行，準(zhǔn)備一個(gè)清孔接頭，一頭可接導(dǎo)管，另一頭接膠管，在導(dǎo)管下完后，提離孔底0.4m，在膠管上接上泥漿泵直接進(jìn)行泥漿循環(huán)完成清孔作業(yè)；最后，在必要時(shí)也可以采取泥漿正循環(huán)附加高壓射風(fēng)法清孔，或采取緩凝砂漿懸浮法清底。

4.鋼筋籠上浮

4.1原因

鋼筋籠上浮主要由以下幾個(gè)因素所致：初灌時(shí)混凝土在進(jìn)入鋼筋籠底部時(shí)灌注速度太快，造成較大的沖力推動(dòng)鋼筋籠上浮；鋼筋籠未采取固定措施或固定不牢靠；當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時(shí)提升導(dǎo)管，導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有l(wèi)m 左右的距離時(shí)，由于灌注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大，推動(dòng)了鋼筋籠上?。换炷凉嘧r(shí)間過(guò)長(zhǎng)且導(dǎo)管埋深較大時(shí)，其上層混凝土因灌注時(shí)間較長(zhǎng)，已近初凝，表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠產(chǎn)生一定的握裹力，如此時(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)提到鋼筋底部以上，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠向上浮動(dòng)；提升導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管連接凸出部位鉤掛鋼筋籠箍筋會(huì)導(dǎo)致其隨導(dǎo)管一起上浮。

4.2預(yù)防及補(bǔ)救措施

如果按照如下措施進(jìn)行預(yù)防及補(bǔ)救，可以在一定程度上減少發(fā)生鋼筋籠上浮的可能性?；炷凉嘧⑶?，采用點(diǎn)焊方式將鋼筋籠固定在護(hù)筒頂上或用鋼管套頂壓鋼筋；控制好初灌速度和導(dǎo)管的埋深；灌注混凝土過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土灌注高程及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土上升至接近鋼筋籠下端時(shí)，放慢灌注速度，減小混凝土面上升的動(dòng)能作用，以免鋼筋籠頂被托而上浮，當(dāng)混凝土埋過(guò)鋼筋籠底端2～3m時(shí)，及時(shí)將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上；當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開(kāi)始上浮時(shí)，應(yīng)立即停止灌注，并準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土高程，提升導(dǎo)管并上下竄動(dòng)，待鋼筋籠恢復(fù)原位后再進(jìn)行灌注；盡量縮短混凝土整體灌注時(shí)間，以防止混凝土表面初凝與鋼筋籠產(chǎn)生握裹力。

5.導(dǎo)管進(jìn)水

5.1原因

導(dǎo)管進(jìn)水原因可以歸納如下：進(jìn)料漏斗過(guò)小致使首批混凝土方量不夠或?qū)Ч艿卓诰嗫椎组g距過(guò)大，導(dǎo)致首次封底失敗，使水從導(dǎo)管底口進(jìn)入；由于導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，未按要求使用橡皮墊或橡皮墊被高壓氣囊擠開(kāi)，使水進(jìn)入導(dǎo)管；導(dǎo)管提升過(guò)猛或?qū)Ч苈裆钣?jì)算錯(cuò)誤，使導(dǎo)管底口超出混凝土面，底口涌入泥水。

5.2預(yù)防和補(bǔ)救措施

首先如果首次封底失敗，應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，進(jìn)行清孔重新下導(dǎo)管，進(jìn)行重新灌注；其次，導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行試壓操作，對(duì)封閉不嚴(yán)部位及時(shí)采取措施整改，對(duì)老舊導(dǎo)管及時(shí)更換；最后，如果發(fā)生導(dǎo)管底口超出混凝土面現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)換新導(dǎo)管，插入混凝土用吸泥或抽水的方法將導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀吸出，繼續(xù)灌注混凝土，起先混凝土應(yīng)增加水泥用量，以后的混凝土可恢復(fù)正常配合比。

6.卡管

6.1原因

發(fā)生卡管的主要因素有以下兩點(diǎn)：首先是剪球時(shí)卡管，這主要是因?yàn)槿蛑谱鞑缓侠恚蛑睆脚c導(dǎo)管直徑差別太小，剪球前由于砂漿或細(xì)石料滲人導(dǎo)管與球壁之間造成堵塞；第二是混凝土本身的原因?qū)е驴ü?，如塌落度過(guò)小、流動(dòng)性差、夾有大粒徑骨料、攪拌不均勻，以及運(yùn)輸中產(chǎn)生離析、導(dǎo)管接縫處漏水、雨天運(yùn)送混凝土未加遮蓋等，使混凝土中的水泥漿被沖走，粗集料集中而造成導(dǎo)管堵塞。

6.2預(yù)防及補(bǔ)救措施

在不浪費(fèi)混凝土的前提下，用一定長(zhǎng)度（一般比漏斗長(zhǎng)2m 左右）直徑為20～25mm的圓頭鋼筋捅塞球，使混凝土下落，或利用機(jī)械振動(dòng)使混凝土下落可以減少發(fā)生卡管現(xiàn)象的可能性。另外，用長(zhǎng)桿沖搗管內(nèi)混凝土，用起重機(jī)上下竄動(dòng)導(dǎo)管，或在導(dǎo)管上安裝附著式震搗器使塞球下落也可減少卡管的可能性。如用此方法仍不能正常下落時(shí)，則應(yīng)將導(dǎo)管連同其內(nèi)的混凝土提出孔，進(jìn)行清理整修，然后重新吊裝導(dǎo)管，重新灌注。第一斗混凝土塌落度一般以控制在水下混凝土塌落度規(guī)定的高限為宜，為確保剪球順利，可適當(dāng)控制石料用量，等剪球完成后再按正常配合比進(jìn)行拌制。若在采取措施后混凝土仍不下落且時(shí)間又較長(zhǎng)的情況下，只能放棄這斗混凝土。

7.泥渣夾層及斷樁

7.1原因

混凝土坍落度太小，骨料粒徑太大，運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)，混凝土和易性差，致使導(dǎo)管堵塞，疏通堵管再灌注混凝土?xí)r，中間就會(huì)容易形成夾泥層；導(dǎo)管埋深計(jì)算有誤，或在沒(méi)有計(jì)算埋深的前提下盲目提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高出混凝土面，繼續(xù)灌注混凝土?xí)r，中間出現(xiàn)夾泥層； 導(dǎo)管接頭處封閉不嚴(yán)發(fā)生滲漏，泥漿進(jìn)人管內(nèi)，混入混凝土中造成夾層；在灌注過(guò)程中泥漿稠度不斷增大，增加了灌注混凝土的阻力，如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊，造成導(dǎo)管堵塞、流動(dòng)不暢等問(wèn)題，最后提取導(dǎo)管振擊，在混凝土流出導(dǎo)管后急速上沖，并將泥漿夾裹于樁內(nèi)，造成夾泥層；由于各種原因致使灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，并且隨時(shí)間增長(zhǎng)，泥漿中殘?jiān)鼘⒉粩喑恋?，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注難度加大，造成堵管或?qū)Ч馨尾簧蟻?lái)，引發(fā)斷樁事故。

7.2 預(yù)防措施

灌注水下混凝土是成樁的關(guān)鍵工序，灌注過(guò)程中要明確分工，緊密配合，統(tǒng)一指揮，做到又快又好施工，確保灌注質(zhì)量，防止發(fā)生質(zhì)量事故。在實(shí)際灌注中，采用以下幾點(diǎn)措施可以有效的預(yù)防發(fā)生泥渣夾層及斷樁的可能性。

第一，根據(jù)預(yù)先測(cè)定的導(dǎo)管每節(jié)段距導(dǎo)管底口的長(zhǎng)度、混凝土灌注方量，推算導(dǎo)管埋深，并測(cè)量混凝土面高程進(jìn)行校核，保證導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于1.0m，防止導(dǎo)管提空而斷樁；第二，嚴(yán)格按工藝要求控制混凝土塌落度，滿(mǎn)足導(dǎo)管法灌注所需要的技術(shù)性能，防止導(dǎo)管堵塞而斷樁；第三，灌注混凝土前檢查混凝土攪拌機(jī)、運(yùn)輸罐車(chē)、起重機(jī)等機(jī)械狀態(tài)和電力供應(yīng)情況，確?；炷凉嘧⑵陂g都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，備用攪拌機(jī)和發(fā)電機(jī)等設(shè)備，防止因機(jī)械故障而耽擱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致斷樁；第四，盡量提高混凝土灌注速度，開(kāi)始灌注時(shí)盡量積累大方量混凝土，產(chǎn)生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力，快速連續(xù)灌注，使混凝土和泥漿一直保持流動(dòng)狀態(tài)，可防導(dǎo)管堵塞。

8.總結(jié)

本文主要對(duì)鉆孔灌注樁中可能出現(xiàn)的坍孔、縮頸、孔底沉渣過(guò)厚、鋼筋籠上浮、導(dǎo)管進(jìn)水和卡管以及泥渣夾層及斷樁等事故原因進(jìn)行了分析，對(duì)事故預(yù)防及補(bǔ)救措施進(jìn)行了歸納和總結(jié)。在施工過(guò)程中，雖然由于地質(zhì)情況以及機(jī)械、人為等因素可能導(dǎo)致鉆孔及灌注過(guò)程中常常出現(xiàn)一些事故，但是如果采取相應(yīng)的預(yù)防和補(bǔ)救措施可以減少或杜絕這些事故的發(fā)生，從而有助于減少工程上不必要的損失和浪費(fèi)。 [科]

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