劉超

(四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司,四川廣漢 610300)

方形樁基礎(chǔ)砼施工缺陷處理

劉超

(四川路橋橋梁工程有限責(zé)任公司,四川廣漢 610300)

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,交通建設(shè)的飛躍推進(jìn),現(xiàn)在高速公路建設(shè)基本上進(jìn)入欠發(fā)達(dá)的山林地區(qū),且以山區(qū)橋梁居多,在橋梁樁基礎(chǔ)砼施工中由于各種偶然因素難免會發(fā)生樁基砼缺陷事故,特別是對于方形樁基滲水量超出采取干樁澆筑要求的滲水量時稍有不慎就會發(fā)生砼缺陷,為解決其缺陷須對其進(jìn)行補(bǔ)救處理,經(jīng)優(yōu)化比選采用鉆心灌壓水泥漿的方案。同時闡述了對方形樁基砼澆筑最可靠的澆筑方式。

方形樁基 砼缺陷處理 施工

1　工程概況

(1)出現(xiàn)缺陷的橋梁名稱為李花溝右線大橋，其為廣元至南充間蒼溪縣境內(nèi)的一座大橋，公路等級為高速公路，大橋跨越李花溝溝谷，全長364米，上部結(jié)構(gòu)為十二跨預(yù)應(yīng)力砼T梁，跨徑設(shè)計為12× 30m，該樁基尺寸為2.2×1.5×23m的方樁和兩面按80:1放坡另兩面不放坡的實心墩墩柱。根據(jù)總體施工組織設(shè)計，本樁基施工采用為人工挖孔，干樁砼澆筑的施工方法;但其實際施工過程中，因地下水豐富且有成股流水射出，為保證砼澆筑質(zhì)量因而采用水下砼澆筑的方式進(jìn)行施工。在該孔砼施工過程中由于現(xiàn)場操作人員操作失誤及方案的不合理選擇而造成該樁:至樁頂10.0～10.9m、樁底50cm范圍砼離析，無法滿足使用要求，因而該樁需要進(jìn)行鉆孔、清渣、壓漿處理合格后才能使用，故編制該處理方案。

(2)該缺陷樁處地質(zhì)情況為:上覆粉質(zhì)粘土厚約4m，下伏中風(fēng)化細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖互層。設(shè)計為雙柱式變截面實心方墩，樁基礎(chǔ)為端承(挖孔)樁，崁樁基入中風(fēng)化層深度不小于3倍孔徑。

(3)本樁基成品檢測情況。在5-2＃樁基達(dá)到檢測時間時，按設(shè)計及規(guī)范要求，對樁基進(jìn)行了超聲波檢測，檢測過程中發(fā)現(xiàn)樁基在距樁底0.5米和距樁頂10～10.9米范圍內(nèi)有缺陷，檢測的兩個斷面信號較差，存在缺陷。經(jīng)過分析估計:1)樁基在澆筑砼時拆除導(dǎo)管過程中可能由于導(dǎo)管拔出過多造成了砼離析而斷樁(如圖1)。2)由于本樁基為方樁，其有雙層鋼筋，四角有倒角鋼筋，而在砼澆筑前一天清孔完成，在澆筑砼時經(jīng)過長時間的沁水孔內(nèi)積水深度達(dá)5m多，在砼澆筑封底時，可能由于內(nèi)層和倒角鋼筋阻力過大等原因，可能造成只有四角檢測管部分和周邊部分砼存在離析現(xiàn)象，而中間一定半徑范圍內(nèi)砼結(jié)構(gòu)密實，不存在質(zhì)量問題。而其它方樁是在清孔完成后即安裝導(dǎo)管按水下砼方法及時進(jìn)行砼澆筑，孔內(nèi)積水不高、且配與人工振搗，因而未發(fā)生此類事故。

(4)樁基質(zhì)量缺陷補(bǔ)強(qiáng)方案確定。為盡快處理質(zhì)量缺陷樁基，本項目組織相關(guān)人員召開了5-2＃樁基質(zhì)量缺陷補(bǔ)強(qiáng)方案會議，會議上經(jīng)過多方人員研究討論，確定選擇的方案為:在缺陷樁基上鉆一定數(shù)量的芯孔，進(jìn)行壓漿補(bǔ)強(qiáng)，即所謂的“鉆芯壓漿法”，但其最終能否達(dá)到預(yù)期效果，具有一定的不確定因素，相應(yīng)風(fēng)險較大。但從工期、成本、安全等角度出發(fā)，會議最終決定采用鉆芯壓漿處理方案對樁基缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。先處理上部分缺陷，合格后再處理樁底部分缺陷。

2　方案概述

鉆芯壓漿法是處理樁基缺陷的一個重要方法，其主要施工步驟依次為:鉆孔布設(shè)、樁基鉆芯、孔內(nèi)與缺陷區(qū)位的貫通沖洗和雜物清理、孔中壓漿、處理后復(fù)檢共5個步驟。

該缺陷樁基屬于李花溝大橋右線上5-2＃墩，樁基砼澆筑采用水下砼澆筑工藝進(jìn)行，由于在施工中發(fā)生意外，經(jīng)檢測不能滿足使用要求因而須作補(bǔ)救處理;處理方式為:采用砼鉆孔機(jī)，選用ф70mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔，平面布置5個孔，分別為:樁中心一個，四角檢測管附近各一個，同時探測以孔心為中心范圍的砼情況;先處理樁上部缺陷至檢測合格后再處理樁底部之缺陷;在鉆孔完成后先用風(fēng)管或高壓水管將離析松散層及水清除干凈后采用壓漿機(jī)向樁內(nèi)壓漿。

3　主要工序描述

表1　機(jī)器設(shè)備

圖1　樁基缺陷立面示意圖

3.1施工準(zhǔn)備

當(dāng)根據(jù)初步檢測報告確定樁基缺陷屬實后，及時準(zhǔn)備鉆機(jī)、壓漿機(jī)、空壓機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備、材料入場，根據(jù)現(xiàn)場樁位情況先將樁基預(yù)留鋼筋偏向一側(cè)捆綁，搭設(shè)鉆孔平臺(要求平臺剛度足夠)，安裝水管、電力至現(xiàn)場。在具備鉆孔條件后及時進(jìn)行鉆孔。主要機(jī)械設(shè)備。(表1)

(1)鉆孔布設(shè):鉆孔布置形式及其數(shù)量，均需要根據(jù)樁基缺陷區(qū)的具體情況而定，不可盲目布置，否則，可能增大補(bǔ)強(qiáng)成本或?qū)е卵a(bǔ)強(qiáng)效果達(dá)不到要求和目的，甚至補(bǔ)強(qiáng)無效，造成樁基報廢。本橋根據(jù)超聲波對5－2＃樁基的檢測結(jié)果，針對實際情況在鉆孔布置方面，為盡量顧及到整個缺陷區(qū)，采用如圖的布孔方式，即在樁基范圍內(nèi)布置鉆孔數(shù)量5個(如圖2)，分別為樁基中心一個，在角點30cm 范圍(靠近檢測管)內(nèi)布置4個，其中布置在樁中心的鉆孔1作為主要的進(jìn)氣孔及壓漿孔，首先也作為檢測樁基中心部位砼整體性的孔道。

(2)鉆機(jī)選則:根據(jù)樁基尺寸及鉆孔深度，鉆機(jī)選用支架式潛孔鉆機(jī)，鉆徑70毫米，鉆機(jī)安裝好后依次對所布置孔位進(jìn)行鉆芯并取樣。鉆孔時，其鉆孔深度需達(dá)到缺陷段下至少0.3米，即鉆孔深度至少應(yīng)達(dá)到10.3米和21.5m。

3.2鉆孔施工

圖3　

圖4　

在準(zhǔn)備工作完成后及時進(jìn)行鉆孔，每次取出的芯樣須用專用盒依次放存，并作好記錄，要求取樣真實、準(zhǔn)確，先鉆樁中心的孔，再鉆四角上的孔，在所有的孔鉆完后進(jìn)行清渣;當(dāng)樁中心的孔鉆至檢測報告所述的深度以后，砼芯樣均一致時，說明砼有可能就只有四角檢測管的范圍離析，出現(xiàn)此情況后應(yīng)及時上報片區(qū)及項目部相關(guān)部門，以便重新確定處理方案，禁止擅自處理。

鉆孔時應(yīng)先鉆至最上層缺陷層即停止繼續(xù)往下鉆，在最上層處理合格后再進(jìn)行下層鉆孔處理，禁止所有不合格層同時以相同的鉆孔處理。

3.3清孔排渣

當(dāng)各孔鉆芯均已穿過樁基缺陷區(qū)并達(dá)到要求深度后，需立即對所鉆的孔進(jìn)行殘渣清理，同時將所有存在缺陷的芯孔進(jìn)行貫通，以保證下道工序——注漿工作的質(zhì)量。所鉆芯孔共計5個，清孔前首先需將所有鉆孔內(nèi)灌滿清水，再利用樁中心鉆孔1作為進(jìn)氣孔(當(dāng)孔1砼無缺陷無法與其它孔連通時，須在其它4個孔中任意選擇一個即可)，另四個孔用木塞封閉三個，留下一個作為排氣孔。采用20m3的空壓機(jī)作為進(jìn)氣動力，將由連接在空壓機(jī)上的進(jìn)氣管從中間鉆芯孔插入孔底，開動空壓機(jī)，在空壓機(jī)的強(qiáng)大氣壓(4～5MPa)下，可將進(jìn)氣孔及出氣孔在樁基缺陷區(qū)貫通，同時芯孔內(nèi)芯渣及其它雜物會隨氣流及清水通過出氣孔壓出孔外。當(dāng)出氣孔有水及淤渣溢出，則認(rèn)為缺陷區(qū)已打通，當(dāng)淤渣等清理干凈直至清水后，封閉此孔，并打開相鄰鉆孔重復(fù)以上操作，直至全部芯孔貫通(如圖3)。在此操作過程中，應(yīng)注意及時向鉆孔內(nèi)加水，以保持鉆孔內(nèi)水頭高度，保證清孔工作的連續(xù)性。當(dāng)四個孔均清洗完成后，再將四個孔同時打開再清理一次，確無雜物溢出后停止向孔內(nèi)加水，并繼續(xù)向孔內(nèi)送氣，盡可能地排凈孔內(nèi)的水。

3.4孔道壓漿

當(dāng)各孔道貫通并清理干凈后，可馬上進(jìn)行壓漿工作，壓漿是樁基補(bǔ)強(qiáng)的最后一道工序，也是補(bǔ)強(qiáng)成功與否的關(guān)鍵之一，需謹(jǐn)慎對待。壓漿前需將孔內(nèi)積水用空壓機(jī)盡量清理干凈。壓漿采用UB3壓漿泵，由于5－2#樁基缺陷區(qū)較大(上層約1.98m3、下層約1.65m3)，為了能及時盡快的將樁基缺陷區(qū)壓漿密實，保證在最開始所壓漿初凝前將缺陷區(qū)及所有孔道壓完，壓漿前準(zhǔn)備了三套UB3壓漿泵，以便同時大量壓漿(圖4)。壓漿時，將一臺壓漿機(jī)壓漿管從樁中心鉆孔1插入至所鉆孔底0.4米處。另一根壓漿管在余下的4個芯孔中任選用二個對角上的孔(如2?？?、4?？?，同樣插入距孔底0.4米處深度。同時在剩余的2個壓漿孔中用木塞封閉1個，留下一個如鉆孔3＃作為出漿孔。

水泥漿采用0.38(R42.5水泥)的水灰比，利用專用水泥拌漿機(jī)拌制水泥漿。當(dāng)以上工作準(zhǔn)備完后，同時開啟三臺壓漿泵進(jìn)行壓漿，當(dāng)壓漿到一定程度后，孔底及缺陷區(qū)余留清水在水泥漿的壓力下將從出漿孔溢出，直至冒出濃漿。出漿孔水泥漿濃度與拌制水泥漿濃度一致時，用木塞封閉出漿孔，同時打開另一鉆孔孔口木塞，重復(fù)以上壓漿工作，直至逐一壓完最后一個孔。用麻絮填塞進(jìn)漿管與鉆孔之間的縫隙，防止水泥漿從進(jìn)漿口冒出，同時用木塞封閉所有出漿孔，進(jìn)行間斷壓漿，保持水泥漿壓力在0.5～1.0MPa，并持續(xù)5～10分鐘，以增加壓漿密實度。此孔壓漿結(jié)束后用木塞封閉孔口，在壓漿過程中，為盡量將缺陷區(qū)壓漿密實，不出現(xiàn)遺漏情況，應(yīng)在缺陷區(qū)內(nèi)對壓漿頭進(jìn)行均勻的旋轉(zhuǎn)、提升及下降操作。壓漿管頭采用直徑5厘米的鋼管進(jìn)行加工而成，其端頭彎曲成90度，同時在距端部20厘米范圍內(nèi)布置一定數(shù)量的直徑5毫米左右的眼孔，以盡量保證壓漿在缺陷區(qū)各部位的均勻性。

3.5補(bǔ)強(qiáng)樁基檢驗

當(dāng)水泥漿強(qiáng)度達(dá)到可用超聲波再次檢查規(guī)定要求后，繼續(xù)通知相關(guān)樁基檢測單位檢測，樁基補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量合格后，證明樁基補(bǔ)強(qiáng)成功，繼續(xù)進(jìn)行下一層的處理。

4　經(jīng)驗教訓(xùn)與建議

經(jīng)過本次缺陷得出以下教訓(xùn)與建議:(1)在以后的水下樁基砼澆筑過程中需嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格值班制度，發(fā)生事故禁止操作人員擅自處理;并且將質(zhì)量管理不得流于形式，加強(qiáng)操作及技術(shù)管理人員的責(zé)任意識，提高其技術(shù)水平。(2)對于挖孔樁沁水有成股流出的，須先用木塞輔以相關(guān)材料進(jìn)行堵塞，對于方樁沁水過大、砼澆筑采用水下砼澆筑工藝時，須抽去孔內(nèi)水后再按水下砼的工藝進(jìn)行澆筑，且須配合人工采用插入式振動棒每當(dāng)砼上升50cm左右時振搗一次; (3)在砼澆至快結(jié)束的最后3～4m范圍內(nèi)時，須用水泵抽出上層積水后再配合人工采用插入式振動棒振搗至砼澆筑完成。(4)在澆筑過程中可根據(jù)情況及時用污水泵抽去翻在砼面上的水。