摘要:鉆孔灌注樁在基礎(chǔ)工程中已得到廣泛應(yīng)用。但由于地質(zhì)條件復(fù)雜、所用設(shè)備優(yōu)劣、施工水平差異等原因,鉆孔灌注樁成樁后或鉆孔過程中往往會出現(xiàn)樁身混凝土斷樁、偏位等問題。文章根據(jù)施工中發(fā)生事件闡述了相應(yīng)的處理措施。
關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;質(zhì)量;防治與處理
在橋梁結(jié)構(gòu)中,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(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其他領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程,但由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素較多,對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求,對各種影響因素必須詳細(xì)考慮。如地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護(hù)壁、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不當(dāng),就會在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量事故,小到塌孔松散、縮頸,大到斷樁報廢,給國家財產(chǎn)造成重大損失,直至影響工期,并對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
一、鉆孔過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題及處理措施
(一)護(hù)筒冒水
1、問題:護(hù)筒外壁冒水,嚴(yán)重的會引起地基下沉,護(hù)筒傾斜和移位,造成鉆孔偏斜,甚至無法施工。
2、造成原因:埋設(shè)護(hù)筒的周圍土不密實(shí),或護(hù)筒水位差太大,或鉆頭起落時碰撞。
3、處理措施:在埋筒時,坑地與四周應(yīng)選用最佳含水量的粘土分層務(wù)實(shí)。在護(hù)筒的適當(dāng)高度開孔,使護(hù)筒內(nèi)保持1.0-1.5m的水頭高度。鉆頭起落時,應(yīng)防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時,應(yīng)立即停止鉆孔.用粘土在四周填實(shí)加固,若護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位時,則應(yīng)重新安裝護(hù)筒。
(二)孔壁坍陷
1、問題:鉆進(jìn)過程中,如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡,或泥漿突然漏失,則表示有孔壁坍陷跡象。
2、造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土質(zhì)松散,泥漿護(hù)壁不好,護(hù)筒周圍未用粘土緊密填封以及護(hù)筒內(nèi)水位不高。鉆進(jìn)速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。
3、處理措施:在松散易坍的土層中,適當(dāng)埋深護(hù)筒,用粘土密實(shí)填封護(hù)筒四周,使用優(yōu)質(zhì)的泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護(hù)簡內(nèi)泥漿水位高于地下水位。搬運(yùn)和吊裝鋼筋籠時,應(yīng)防止變形,安放要對準(zhǔn)孔位,避免碰撞孔壁,鋼筋籠接長時要加快焊接時間,盡可能縮短沉放時間。成孔后,待灌時間一般不應(yīng)大于3小時,并控制混凝土的灌注時間,在保證施工質(zhì)量的情況下,盡量縮短灌注時間。
(三)縮頸
1、問題:縮頸即孔徑小于設(shè)計孔徑。
2、造成原因:塑性土膨脹。
3、處理措施:采用優(yōu)質(zhì)泥漿,降低失水量。成孔時,應(yīng)加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段時間內(nèi),孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹?;蛟趯?dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金刀片,在鉆進(jìn)或起鉆時起到掃孔作用。如出現(xiàn)縮頸,采用上下反復(fù)掃孔的辦法,以擴(kuò)大孔徑。
(四)鉆孔偏斜
1、問題:成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。
2、造成原因:鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差.作業(yè)時鉆機(jī)安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致;地面軟弱或軟硬不均勻;土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形。
3、處理措施:先將場地夯實(shí)平整,軌道枕木宜均勻著地;安裝鉆機(jī)時要求轉(zhuǎn)盤中心與鉆架上起吊滑輪在同一軸線,鉆桿位置偏差不大于20cm,在不均勻地層中鉆孔時,采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)。進(jìn)入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時,鉆速要打慢檔。另外安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的簡單有效的方法。鉆孔偏斜時,可提起鉆頭,上下反復(fù)掃鉆幾次,以便削去硬土,如糾正無效,應(yīng)于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上,重新鉆進(jìn)。
(五)樁底沉渣量過多
1、問題:成孔后發(fā)現(xiàn)樁底沉渣量過多。
2、造成原因:檢查不夠認(rèn)真,清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔;泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起;鋼筋籠吊放過程中,未對準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔后,待灌時間過長,致使泥漿沉積。
3、處理措施:成孔后,鉆頭提高孔底10-20cm,保持慢速空轉(zhuǎn),維持循環(huán)清孔時間不少于30分鐘。采用性能較好的泥漿,控制泥漿的比重和粘度,不要用清水進(jìn)行置換。鋼筋籠吊放時,使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁。可采用鋼筋籠冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度,減少空孔時間,從而減少沉渣。下完鋼筋籠后,檢查沉渣量,如沉渣量超過規(guī)范要求,則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求。開始灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為30-40mm,應(yīng)有足夠的混凝土儲備量,使導(dǎo)管一次埋人混凝土面以下10m以上,以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣。達(dá)到清除孔底沉渣的目的。
二、混凝土灌注過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題及處理措施
(一)卡管
1、問題:灌注混凝土過程中。無法繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象。
2、造成原因:初灌時,隔水栓堵管;混凝土和易性、流動性差造成離析;混凝土中粗骨料粒徑過大;各種機(jī)械故障引起混凝土澆筑不連續(xù),在導(dǎo)管中停留時間過長而卡管;導(dǎo)管進(jìn)水造成混凝土離析等。
3、處理措施:使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配,同時具有良好的隔水性能,保證順利排出。在混凝土灌注時,應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必須具備良好的和易性,配合比應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)室確定,坍落度宜為18-22cm,粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4,且應(yīng)小于40mm,為改善混凝土的和易性和緩凝,水下混凝土宜摻外加劑。應(yīng)確保導(dǎo)管連接部位的密封性,導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓,試水壓力為0.6-1.0MPa,以避免導(dǎo)管進(jìn)水。在混凝土澆筑過程中,混凝土應(yīng)緩緩倒入漏斗的導(dǎo)管,避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過程中,應(yīng)時刻監(jiān)控機(jī)械設(shè)備,確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常,避免機(jī)械事故的發(fā)生。
(二)鋼筋籠上浮
1、問題:鋼筋籠的位置高于設(shè)計位置的現(xiàn)象。
2、造成原因:鋼筋籠放置初始位置過高,混凝土流動性過小,導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升;當(dāng)混凝土灌至鋼筋籠下,若此時提升導(dǎo)管,導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有1m左右時,由于澆筑的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠的上?。挥捎诨炷凉嘧⑦^鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時,其上層混凝土因澆注時間較長,已接近初凝,表面形成硬殼,混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力,如此時導(dǎo)管底端未及時提到鋼筋籠底部以上,混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升,同時也帶動鋼筋籠上升。
3、處理措施:鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確,并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,縮短灌注時間,或摻外加劑,防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時流動性變小,混凝土接近籠時,控制導(dǎo)管埋深在1.5-2.0m.灌注混凝土過程中,應(yīng)隨時掌握混凝土澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深,當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2-3m時,應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,不宜大于5m和小于1m,嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時,應(yīng)立即停止灌注混凝土,并準(zhǔn)確計算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土面的標(biāo)高,提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆注,上浮現(xiàn)象即可消失。
(三)斷樁
1、問題:混凝土凝固后不連續(xù),中間被沖洗液等疏松體及泥土填充形成間斷樁。
2、造成原因:由于導(dǎo)管底端距孔底過遠(yuǎn),混凝土被沖洗液稀釋,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土填充;受地下水活動的影響或?qū)Ч苊芊獠涣?,沖洗液浸入混凝土水灰比增大,形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體;由于在澆注混凝土?xí)r,導(dǎo)管提升和起拔過多,露出混凝土面,或因停電、待料等原因造成夾渣,出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開的現(xiàn)象;澆注混凝土?xí)r,沒有從導(dǎo)管內(nèi)灌入,而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土,產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬,個別孔段出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象。
3、處理措施:成孔后,必須認(rèn)真清孔,一般是采用沖洗液清孔,沖孔時間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定,沖孔后要及時灌注混凝土,避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。灌注混凝土前認(rèn)真進(jìn)行孔徑測量,準(zhǔn)確算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土澆注過程中,應(yīng)隨時控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深,提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠,并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。嚴(yán)格確定混凝土的配合比,混凝土應(yīng)有良好的和易性和流動性,坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求。在地下水活動較大的地段,事先要用套管或水泥進(jìn)行處理,止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土應(yīng)從導(dǎo)管內(nèi)灌入,要求灌注過程連續(xù)、快速,準(zhǔn)備灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土過程中應(yīng)避免停電、停水。幫扎水泥隔水塞的鐵絲,應(yīng)根據(jù)首次混凝土灌入量的多少而定,嚴(yán)防斷裂。確保導(dǎo)管的密封性,導(dǎo)管的拆卸長度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多。
三、施工控制措施及要點(diǎn)
1、鉆進(jìn)過程隨時注意往孔內(nèi)補(bǔ)充漿液,維持孔內(nèi)的水頭高度。孔內(nèi)泥漿面任何時候均應(yīng)高于江水面1-1.5m。
2、加接鉆桿時,應(yīng)先停止鉆進(jìn),將鉆具提離孔底8-10cm,維持泥漿循環(huán)10cm以上,以清除孔底沉渣并將管道內(nèi)的鉆渣攜出排凈,然后停泵加接鉆桿。鉆桿連接螺栓應(yīng)擰緊上牢,認(rèn)真檢查密封圈,以防鉆桿接頭漏水漏氣,使反循環(huán)無法正常工作。
3、鉆孔過程應(yīng)連續(xù)操作,不得中途長時間停止,盡可能縮短成孔周期。詳細(xì)、真實(shí)、準(zhǔn)確地填寫鉆孔原始記錄,鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)異常情況及時上報,以備處置。
4、為了保證鉆頭能夠順利通過護(hù)筒底口,鉆機(jī)必須根據(jù)鋼護(hù)筒的傾斜度及其頂口的平面位置偏位。
5、為了保證混凝土的澆注質(zhì)量,在鉆孔過程中應(yīng)嚴(yán)格控制泥漿的質(zhì)量,并且在混凝土澆注前采用二次清孔的施工工藝。
6、沖孔灌注樁施工過程中,定期進(jìn)行驗(yàn)孔,檢驗(yàn)是否縮孔、斜孔,認(rèn)真測定孔深、樁底人巖不小于2.0m。
7、沖孔灌注樁終孔后,清孔至符合要求為止,沉渣厚度控制在小于5cm以內(nèi)。
8、下放鋼筋籠前,復(fù)測孔深是否與原來孔深相吻合,如差值較大,可能發(fā)生塌孔,重新沖孔至設(shè)計標(biāo)高。
9、首灌砼量必須通過計算,以保證導(dǎo)管埋深不小于1.Om。
10、水下砼攪拌時應(yīng)嚴(yán)格控制其坍落度和和易性,運(yùn)輸過程中發(fā)生泌水的砼不能使用,以防灌注時發(fā)生堵管。
11、鉆孔樁砼澆筑高度應(yīng)比設(shè)計高度高出70cm-80cm,多余部分待系梁或承臺基坑開挖后鑿出,確保樁頂質(zhì)量。
12、鋼筋、水泥進(jìn)場必須有出廠合格證和試驗(yàn)資料。其品種、規(guī)格、型號都必須符合要求。
13、鋼材在集中加工時,認(rèn)真審閱圖紙,下料準(zhǔn)確無誤。焊接時采用雙面搭接焊,焊縫寬度和高度必須符合規(guī)范要求。在配料時注意同一斷面的受力主筋焊接接頭面積在同一區(qū)段內(nèi)不能超過50%。且避免在最大受力處設(shè)置接頭,并盡可能使接頭交錯排列,焊工持有操作證才能進(jìn)行焊接作業(yè),主鋼筋焊接采取雙面搭焊,焊接長度不小于5d,且應(yīng)將鋼筋焊接段進(jìn)行彎折,以便焊接后的鋼筋軸線處于同一直線上。當(dāng)樁基鋼筋籠節(jié)與節(jié)焊接時,應(yīng)先焊順岸方向,后焊接另側(cè)方向。
四、結(jié)語
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(yàn)證為防止發(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。
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