橋梁鉆孔灌注樁施工中常見(jiàn)問(wèn)題處理措施
2010-10-25
鉆孔灌注樁是利用不同專業(yè)鉆孔機(jī)具，在地基的土石中造成一個(gè)直徑為圓形鉆孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架掉入鉆孔中，然后通過(guò)安放在孔中的導(dǎo)管，直接在水中進(jìn)行混凝土的灌注作業(yè)，從而形成一棵較粗糙的圓柱式樁基礎(chǔ)。由于其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)及其他工程領(lǐng)域。橋梁鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，鉆孔、灌注混凝土都是在水下進(jìn)行的，影響鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，如何有效的避免鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)鉆頭掉落和灌注水下混凝土過(guò)程中發(fā)生斷樁等現(xiàn)象，杜絕混凝土夾渣、不均勻等質(zhì)量弊病，發(fā)生施工質(zhì)量問(wèn)題后如何恰如其分的處理以確保整個(gè)工程質(zhì)量是路橋人一直探討的問(wèn)題，筆者結(jié)合自己的工程實(shí)踐，對(duì)橋梁鉆孔灌注樁施工中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題的處理措施進(jìn)行歸納總結(jié)，以供同仁交流。
1.鉆孔過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及處理
1.1 偏斜孔
鉆機(jī)安裝時(shí)，支撐不好、樁孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起鉆機(jī)整體或鉆頭在鉆孔過(guò)程中發(fā)生偏斜，導(dǎo)致偏孔。偏斜孔根據(jù)成因不同處理措施如下：
① 因鉆機(jī)傾斜造成的應(yīng)先移開(kāi)鉆機(jī)，檢查鉆孔壁情況，如鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應(yīng)加固施工范圍內(nèi)的地基或加大鉆機(jī)的支撐面積，而后，重新安裝鉆機(jī)恢復(fù)施工；鉆孔壁隨時(shí)有坍塌可能的，應(yīng)將鉆孔回填至原地面，待地層靜止穩(wěn)定后重新開(kāi)始鉆孔。
?、?地質(zhì)構(gòu)造不均勻引起的，先分析清楚巖層走向，爾后采用適當(dāng)?shù)幕靥盍希ㄒ话銥槠诱惩?、純堿、鋸末等組成的混合物）將鉆孔回填至計(jì)算確定的高程處，靜止一段時(shí)間后恢復(fù)施工?？字行钠钚∮?0cm的，靜止1~2h后可以繼續(xù)鉆孔?？字行钠畲笥?0cm的，應(yīng)根據(jù)情況靜止2h以上，待地層沉積穩(wěn)定后恢復(fù)鉆孔施工。穿過(guò)傾斜巖層過(guò)程中應(yīng)采用自重較大的復(fù)核式牙輪鉆、沖擊鉆慢速鉆孔。
1.2 卡鉆
鉆孔經(jīng)過(guò)巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理：
?、?由于“探頭石”引起的卡鉆可適當(dāng)往下放鉆頭，然后，強(qiáng)力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。元磨高速K12+381譚家灣大橋3-1號(hào)樁施工中發(fā)生此類卡鉆現(xiàn)象，采用此方法處理順利提起鉆頭。
?、?因鉆頭穿過(guò)巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法處理。在巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采用此方法。
③ 由于機(jī)械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成鉆頭無(wú)法提升的現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進(jìn)行處理。
1.3 縮孔
縮孔在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土，特別是流塑性狀態(tài)土層中特有的現(xiàn)象，起原因是此類地層含水量高、塑性大，鉆頭經(jīng)過(guò)后鉆孔壁回縮，導(dǎo)致鉆孔的直徑小于設(shè)計(jì)的樁直徑。一般采用塊、卵石回填，然后用重量較大的沖擊鉆沖擊，擠緊鉆孔孔壁的辦法處理；或者采用在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清理。
1.4 掉鉆
由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。發(fā)生掉鉆后應(yīng)及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行打撈。
?、?如孔壁穩(wěn)定，則直接用鉆機(jī)起吊“打撈器”入孔進(jìn)行打撈。
?、?如孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒(méi)且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動(dòng)泥漿以加強(qiáng)鉆孔壁，而后，采用“氣舉法”清除鉆頭上的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時(shí)有繼續(xù)坍塌的可能，先在孔內(nèi)安裝長(zhǎng)鋼護(hù)筒、攪拌樁維護(hù)、帷幕法等方法加固鉆孔壁，然后打撈鉆頭。
2.水下混凝土灌注中出現(xiàn)問(wèn)題的對(duì)策
2.1 封底失敗
由于首批混凝土數(shù)量過(guò)小、孔底沉渣厚度大等原因?qū)е率着炷凉嘧⑷肟缀?，未?shí)現(xiàn)水下混凝土封底的現(xiàn)象稱為封底失敗。封底失敗后，應(yīng)立即暫停灌注，及時(shí)對(duì)孔內(nèi)已灌注的混凝土進(jìn)行清理。
① 地層穩(wěn)定性較好的，應(yīng)采取導(dǎo)管內(nèi)安裝高壓風(fēng)管進(jìn)行二次清孔的方法將已灌注的混凝土清理干凈，重新請(qǐng)示監(jiān)理檢查，符合規(guī)范要求后可以重新開(kāi)始水下混凝土灌注。
② 地層穩(wěn)定性差或高壓清孔的方法不能奏效則應(yīng)及時(shí)拆除導(dǎo)管、拔除鋼筋籠，將鉆機(jī)安裝到位，將未灌注的混凝土部分鉆孔回填，待地層沉積穩(wěn)定后用沖擊鉆清除已灌注的混凝土，達(dá)到孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，請(qǐng)示監(jiān)理檢查合格后進(jìn)行水下混凝土灌注。
2.2 卡管
因混凝土和易性差、混凝土中含有大塊骨料或受潮凝固的水泥塊、灌注混凝土沖擊力不足等原因?qū)е滤禄炷凉嘧⑦^(guò)程中無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象統(tǒng)稱為“卡管”。
?、?由于混凝土質(zhì)量造成的導(dǎo)管堵塞，可以少量（根據(jù)堵管前測(cè)量及計(jì)算的導(dǎo)管埋深結(jié)果，保證導(dǎo)管最小安全埋深確定）提升導(dǎo)管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土數(shù)量而后快速提升再迅速下放，以沖擊疏通導(dǎo)管的方法進(jìn)行處理。
?、?由于混凝土沖擊力不足造成的，應(yīng)及時(shí)加長(zhǎng)上部導(dǎo)管的長(zhǎng)度，而后，以一次性較大量混凝土沖擊灌注達(dá)到疏通導(dǎo)管的目的。
?、?采取“二次吹球法”進(jìn)行處理。具體操作方法：將導(dǎo)管插入已灌注混凝土中0.5~0.8m，而后按照水下封底的方法實(shí)施二次封底。
如以上幾種方法處理不能奏效應(yīng)立即停止，認(rèn)為已斷樁。
2.3 斷樁
由于灌注中提升導(dǎo)管失誤、混凝土供應(yīng)中斷（下雨、停電、機(jī)械故障等）或?qū)Ч苈┧仍驅(qū)е聦?dǎo)管中已灌注的混凝土與導(dǎo)管的混凝土隔斷，無(wú)法繼續(xù)灌注的現(xiàn)象稱為斷樁。在灌注過(guò)程中認(rèn)定發(fā)生斷樁事故后，應(yīng)立即停止繼續(xù)灌注，提拔導(dǎo)管和鋼筋籠，盡量將損失減少到最小，并采取以下方法處理：
?、?斷樁截面位置處于設(shè)計(jì)樁全長(zhǎng)三分之一以下時(shí)，一般采取沖擊鉆清除已灌注部分，再實(shí)施原位恢復(fù)。元磨高速K18+610窯平大橋3-1#樁在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約5米處（約全樁長(zhǎng)四分之一）處發(fā)生斷樁，采用此方法進(jìn)行處理效果很好。
?、?斷樁截面位置處于設(shè)計(jì)樁全長(zhǎng)三分之二以上且距離孔口深度不大于10m時(shí)，先進(jìn)行鉆孔壁加固，而后進(jìn)行鉆孔樁的接長(zhǎng)比較經(jīng)濟(jì)。
?、?斷樁截面位置處于設(shè)計(jì)樁全長(zhǎng)三分之一與三分之二之間的，應(yīng)對(duì)各種處理方法進(jìn)行對(duì)比，選擇經(jīng)濟(jì)、可行的處理方法。墩（臺(tái)）布置有條件，樁布置改變?cè)斐蓳p失較小的，應(yīng)積極與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系爭(zhēng)取變更設(shè)計(jì)，元磨高速公路K10+298金山立交橋4-1#樁在設(shè)計(jì)樁全長(zhǎng)約二分之一處發(fā)生斷樁，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位確定后，將4-1#樁用C15片石砼回填至原地面線（報(bào)廢該樁），同時(shí)，把原4棵φ1.2m樁基礎(chǔ)改為3棵φ1.5m樁基礎(chǔ)，節(jié)約了工期，減少了施工單位的損失；樁布置無(wú)法改變但可以加樁的，最好由設(shè)計(jì)單位提供增加樁方案，實(shí)施增加基樁；不具備以上兩類情況的一般應(yīng)及時(shí)采取沖擊鉆處理后原位恢復(fù)。
?、?樁長(zhǎng)大于40m的樁出現(xiàn)斷樁情況，應(yīng)對(duì)處理方案詳細(xì)論證后再行實(shí)施，切勿盲目操作以免帶來(lái)較大損失。
2.4 鋼筋籠上浮
由于鋼筋籠的加固不可靠或灌注過(guò)程中操作因素帶來(lái)的鉆孔樁鋼筋籠移位現(xiàn)象統(tǒng)稱為鋼筋籠上浮。發(fā)現(xiàn)鋼筋籠上浮。應(yīng)立即停止灌注，采取以下措施進(jìn)行處理：
① 對(duì)于鋼筋籠上浮在1倍直徑以下的可采取有效防止上浮的措施后繼續(xù)灌注。懸吊鋼筋焊縫脫落的，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊；懸吊鋼筋彎曲的情況應(yīng)增加鋼管支撐。
② 鋼筋籠上浮比較嚴(yán)重的必須拔出鋼筋籠，比照斷樁處理。
3. 灌注樁成樁后發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷的處理
3.1 樁長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)要求
樁長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)要求的缺陷可以分為兩類：第一類處理樁頭后，混凝土頂面高程小于設(shè)計(jì)要求；第二類鉆孔底部沉積的虛渣在清理時(shí)未清理干凈導(dǎo)致樁全長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)或嵌入基巖深度小于設(shè)計(jì)。針對(duì)以上情況分別采取以下相應(yīng)措施處理：
?、?樁頂高程小于設(shè)計(jì)要求的原因是混凝土終孔時(shí)控制失誤，應(yīng)采取開(kāi)挖接長(zhǎng)的方法處理。接長(zhǎng)施工前，先清理干凈混凝土以上的浮渣和松散混凝土等，將頂面人工鑿修平整。爾后，在護(hù)筒防護(hù)下開(kāi)挖接長(zhǎng)部分的樁孔。接長(zhǎng)部分樁孔直徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)鉆孔直徑40cm，深度從平整后混凝土面向下不小于接長(zhǎng)部分樁孔的直徑的1倍。開(kāi)挖后，將原灌注的混凝土表面清理干凈，灌注混凝土至設(shè)計(jì)位置。接長(zhǎng)部分混凝土的強(qiáng)度應(yīng)比原設(shè)計(jì)提高一個(gè)等級(jí)，新舊混凝土的結(jié)合面必須作好混凝土的接茬處理。
?、?因鉆孔底部沉積物未清理干凈造成的樁全長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)現(xiàn)象處理難度較大。一般可在爭(zhēng)取設(shè)計(jì)單位同意的前提下，采取樁底部壓漿或者高壓注漿處理。
3.2 樁體混凝土不連續(xù)
由于灌注過(guò)程中，發(fā)生孔壁局部坍塌餓雜物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在樁體形成夾層導(dǎo)致鉆孔樁混凝土不連續(xù)。對(duì)于此類問(wèn)題，應(yīng)積極與設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)采取合理措施處理。
?、?對(duì)于鉆孔樁底部混凝土夾渣的情況，采取底部壓漿或高壓注漿的方法處理。
?、?樁體的少量夾層或不連續(xù)，用小型沖擊鉆鉆一系列小直徑的孔進(jìn)行置換清理泥漿和雜物（鉆孔直徑60~75mm，樁中心一個(gè)孔，其余3~4個(gè)孔分布在以樁中心為圓心，直徑在450mm左右的圓周上），清理后進(jìn)行高壓注漿處理。此方法處理費(fèi)用較高，元磨高速K15+417.6南溪河大橋5-3#樁采用此方法處理，費(fèi)用達(dá)15萬(wàn)元。
?、?對(duì)于夾層較嚴(yán)重的，在在鉆孔樁中心處鉆一個(gè)直徑75mm孔探明缺陷范圍。而后以樁中心為圓心，采用沖擊鉆鉆直徑80~100mm的孔，而后人工入孔清理，清理結(jié)束后，灌注高強(qiáng)混凝土。此類樁的處理費(fèi)用較高，會(huì)給施工單位造成很大損失。
綜上所述，鉆孔樁的處理方法很多，難度也較大，無(wú)論采用什么先進(jìn)的方法處理都將對(duì)工程的進(jìn)度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽(yù)帶來(lái)不可忽視的影響。因此，我認(rèn)為在鉆孔樁施工中必須加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識(shí)，責(zé)任到人，層層把關(guān)，作到每個(gè)工序嚴(yán)格按照規(guī)范操作，水下混凝土灌注統(tǒng)一指揮、緊張有序，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題制定切實(shí)有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故發(fā)生。
