橋梁鉆孔灌注樁常見病害成因及對(duì)策
2010-12-02 來源：網(wǎng)絡(luò)
鉆孔灌注樁包括成孔和成樁兩大過程，是一項(xiàng)工序環(huán)節(jié)較多，工藝比較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，工作量較大，并需在一個(gè)較短時(shí)間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土的隱蔽工程。施工過程控制受人為因素影響較大，稍有疏忽，就難免出現(xiàn)質(zhì)量病害，造成病樁或斷樁等重大質(zhì)量事故，危及樁基工程的質(zhì)量。為此，必須以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，推行全面質(zhì)量管理，明確工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立嚴(yán)格的施工管理和工序質(zhì)量檢查制度，以工序過程控制，來保證成樁質(zhì)量。在完善施工工藝、提高操作技能的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析成孔、成樁過程常見病害的產(chǎn)生原因，總結(jié)研究其預(yù)防治理措施，以期將施工質(zhì)量病害的影響減至最低限度，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成樁基施工任務(wù)。
一、成孔過程
1.護(hù)筒冒水：護(hù)筒外壁冒水，嚴(yán)重的會(huì)引起地基下沉、護(hù)筒傾斜和位移，造成成孔偏斜，甚至無法施工。
病因分析：埋設(shè)護(hù)筒時(shí)周圍填土不密實(shí)；或護(hù)筒內(nèi)水位相差太大；或鉆頭起落時(shí)碰撞。
防治措施：埋護(hù)筒時(shí)，坑底與四周選用最佳含水量的粘土層分層夯實(shí)；在護(hù)筒適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持有1～1.5m的水頭高度；起落鉆頭時(shí)，防止碰撞護(hù)筒。
2.樁孔孔壁坍塌：成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。成孔中，排出的泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，有時(shí)護(hù)筒內(nèi)的水位突然下降，均為塌孔的兆頭。
病因分析：主要是由于土質(zhì)松散，加之泥漿護(hù)壁不好；護(hù)筒埋設(shè)不好；筒內(nèi)水位不高；提住鉆頭鉆進(jìn)，鉆頭鉆速過快，或空鉆時(shí)間太長(zhǎng)，都易引起鉆孔下部坍塌；或成孔后待灌時(shí)間和灌注時(shí)間過長(zhǎng)。
施工對(duì)策：在松散易坍土層中適當(dāng)深埋護(hù)筒，密實(shí)回填土；使用優(yōu)質(zhì)泥漿，提高泥漿比重和粘度；升高護(hù)筒，終孔后補(bǔ)給泥漿，保持要求的水頭高度；保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止變形；吊放時(shí)要對(duì)準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁；成孔后，待灌時(shí)間一般不應(yīng)超過3h，并應(yīng)盡快灌注速度，縮短灌注時(shí)間；在鋼筋籠未下入孔內(nèi)情況下，將砂、粘土混合物回填到坍孔深以上1～2m，或全孔回填并密實(shí)后，再用原徑鉆頭和優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔；在鋼筋籠碰孔壁而引起輕微坍塌的情況下，用直徑小于鋼筋籠內(nèi)徑的鉆頭以優(yōu)質(zhì)泥漿掃孔或用導(dǎo)管清孔。
3.樁孔局部縮徑：指局部孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑。
病因分析：泥漿性能欠佳，失水量大，引起塑性土層吸水膨脹，或形成疏松、蜂窩狀厚層泥皮；鄰樁施工間距和時(shí)間間隔不當(dāng)，土層中應(yīng)力尚未消散，新孔孔壁軟土流變；鉆頭直徑磨損過大。
施工對(duì)策：采用優(yōu)質(zhì)泥漿，控制泥漿比重和粘度，降低失水量；當(dāng)設(shè)計(jì)樁距<4D時(shí)，應(yīng)跳隔1~2根樁施工；或新樁孔盡可能在鄰樁成樁36h后開鉆。
4.樁孔偏移傾斜：成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。
病因分析：鉆機(jī)安裝不平，或鉆臺(tái)下有虛土產(chǎn)生下均勻沉陷：樁架不穩(wěn)，鉆桿導(dǎo)架不垂直，鉆機(jī)磨損，部件松動(dòng)，護(hù)筒埋設(shè)偏斜，鉆桿彎曲，主動(dòng)鉆桿傾斜，遇舊基礎(chǔ)或大弧石等地下障礙物，土層軟硬不均或基巖傾斜。
施工對(duì)策：鉆機(jī)安裝周正、水平、穩(wěn)固，護(hù)筒不偏斜，鉆桿不彎曲，主動(dòng)鉆桿保持垂直；增添導(dǎo)向架，控制提引水龍頭，盡可能采用鉆鋌加壓，清除地下障礙物；除軟硬互層采用輕壓慢轉(zhuǎn)技術(shù)參數(shù)外，從軟塑粘土層，尤其流塑粘上層和砂層進(jìn)入硬塑粘土層或從軟土層進(jìn)入基巖時(shí)，籠狀鉆頭下端的錐形導(dǎo)向小鉆頭需改用平底導(dǎo)向小鉆頭，或者直接用不帶導(dǎo)向小鉆頭的平底鉆頭鉆進(jìn)；用砂、粘土混合物回填至偏斜處以上1~2m，待密實(shí)后用平底合金鉆頭輕壓慢轉(zhuǎn)糾斜，在基巖面發(fā)生傾斜時(shí)，可投入20~40mm粒徑碎石，略高于偏斜處，沖擊密實(shí)后用平底合金鉆頭。
5.孔底沉渣過多：孔底沉淤、殘留泥砂過厚，或孔壁泥土塌落在孔底，使沉渣超標(biāo)。
原因分析：泥漿過稀，清孔未凈；清孔汜漿比重過小或清水置換；鋼筋籠吊放未垂直對(duì)中，碰刮孔壁泥土坍落孔底；或清孔后待灌時(shí)間過長(zhǎng)，泥健沉淀；沉渣厚度測(cè)量的孔底標(biāo)高下統(tǒng)一。
施工對(duì)策：終孔后，鉆頭提離孔底1~20cm，保持慢速空轉(zhuǎn)，維持循環(huán)清孔時(shí)間不少于30min；清孔采用優(yōu)質(zhì)泥漿，控制泥漿比重和粘度下要直接用清水置換，鋼筋籠垂直緩放入孔；避免碰撞孔壁；清孔完畢立即迅速灌注混凝土；采用導(dǎo)管二次清孔，沖孔時(shí)間以導(dǎo)管內(nèi)側(cè)量的孔底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求為準(zhǔn)；提高混凝土初灌時(shí)對(duì)孔底的沖擊力；導(dǎo)管底端距孔底控制在40~50cm，初灌混凝土量，必須滿足導(dǎo)管底端能埋入混凝土中0.8~1.3m的要求。
二、成樁過程
1.導(dǎo)管堵塞：灌注過程中，混凝土在導(dǎo)管中不能下落，影響灌注工作順利進(jìn)行。
病因分析：初灌時(shí)隔水塞堵管；粗骨料粒徑過大：混凝土坍落度不合要求和易性、流動(dòng)性差；拌合不均勻，產(chǎn)生離析；導(dǎo)管連接部位和焊縫不密封，發(fā)生漏水，管內(nèi)形成水塞，當(dāng)管內(nèi)內(nèi)混凝上不滿而含有空氣時(shí)，混凝土整斗傾入導(dǎo)管，導(dǎo)致管內(nèi)形成高壓氣塞，或氣塞擠破管節(jié)間密封墊繼而導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。
施工對(duì)策：先灌儲(chǔ)0.2～0.3m3水泥砂漿，后灌儲(chǔ)混凝土，防止骨料卡阻水塞；選用粒徑小于25mm的粗骨料，其最大粒徑不大于導(dǎo)管內(nèi)徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4；嚴(yán)格混凝土配合比，坍落度控制在18～22cm，坍落度降低至l5cm的時(shí)間，一般下宜小于1h；混凝土拌合均勻。攪拌機(jī)拌合時(shí)間大于90s，確保導(dǎo)管連接部位焊縫的密封性，導(dǎo)管應(yīng)在大于0.5～0.77Mpa下試壓時(shí)間大于15min而下泄漏，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成水塞：在澆灌過程中，混凝土宜徐徐倒入漏和導(dǎo)管，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞；確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常，必須有備用攪拌機(jī)，必要時(shí)，可在混凝土中摻加緩凝劑；當(dāng)隔水塞堵塞導(dǎo)管時(shí)，可將提管時(shí)散落在孔底的混凝土拌合物清除，重新下隔水塞澆灌；當(dāng)孔內(nèi)混凝土尚未初凝時(shí)，盡決清理導(dǎo)管，重新下至混凝土面，開泵沖洗浮漿后，重新下隔水塞澆灌。隔水塞沖出后，盡可能將導(dǎo)管向下插入原先澆灌的混凝土內(nèi)，原位上下串插導(dǎo)管，使混凝土混合密實(shí)，再繼續(xù)澆灌。
2.鋼筋籠上浮或下沉：系指鋼筋籠的位置高于或低于設(shè)汁位置的現(xiàn)象。上浮較大時(shí)，降低了樁體抗水平剪切能力；下沉過多，給土建施工帶來麻煩和損失。
病因分析：鋼筋籠放置初始位置過高或過低；混凝土流動(dòng)性過小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大（6m以上）鋼筋籠被混凝土頂托上浮；導(dǎo)管掩埋過長(zhǎng)，提升時(shí)易搖晃，難以對(duì)準(zhǔn)籠的中心，易發(fā)生掛籠現(xiàn)象；導(dǎo)管提升過猛，混凝土下沉太快，瞬時(shí)反沖力使鋼筋籠上??；鋼筋籠制作質(zhì)量不佳，或吊裝下當(dāng)而變形；或樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了混凝土上升阻力。
施工對(duì)策：鋼筋籠放置初始位置準(zhǔn)確無誤，并與孔口固定牢固；為防止鐵絲拉長(zhǎng)下沉或頂住上升力，可采用吊筋加套管等方法頂住鋼筋籠上口；加快澆灌速度，縮短澆灌時(shí)間，或添加緩凝劑，防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí)流動(dòng)性變??；混凝上陷近籠底時(shí)，控制導(dǎo)管埋深1.5～2m，盡量減少串插導(dǎo)管，改用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管密實(shí)混凝土；每澆灌一斗混凝土，檢查一次埋深，直到鋼筋籠埋牢后，恢復(fù)正常埋置深度；鋼筋籠制作平直下變形，主筋底端可適當(dāng)向外彎折，井增加封底箍筋：導(dǎo)管對(duì)中樁孔，導(dǎo)管接頭處套裝錐形活動(dòng)護(hù)罩或加密焊接防護(hù)斜筋；導(dǎo)管正常埋置深度一般控制在2～4m，最大不超過而6m，便于轉(zhuǎn)動(dòng)移位；鋼筋籠上升時(shí)，停止?jié)补嗷炷翙z查埋管深度，拆除部分導(dǎo)管，保持埋管l.5～2m，導(dǎo)管鉤掛鋼筋籠時(shí)，要下降導(dǎo)管，轉(zhuǎn)動(dòng)移位脫鉤后上提。
3.串樁：指灌注的混凝土跑到另一樁孔內(nèi)的現(xiàn)象。串樁不僅增加待灌樁孔內(nèi)沉渣厚度，且不易消除，增加成孔難度，還大量增加混凝上用量，造成浪費(fèi)影響施工進(jìn)度，孔斜過大不僅降低了樁的承載力，在受力后樁身還可能被剪斷。
病因分析：開挖舊基礎(chǔ)鋼筋混凝土土梁或石板時(shí)，造成樁位在淺部連通；遇抽水滲井時(shí)，由于滲井被大量淤泥質(zhì)雜物充填，井周土質(zhì)松散，致使一定范圍樁位連通，孔距過小，土層軟弱、松散，在混凝土沖力作用下，通過側(cè)向擠壓使混凝土侵入到相鄰樁孔中；孔斜過大或塌孔嚴(yán)重未及時(shí)處理，使深部樁位相連。
施工對(duì)策：若樁體上部連通，當(dāng)灌注至連通部位，先排開返出的泥水，同時(shí)在連通部位加保護(hù)圈，以防泥水及混凝土進(jìn)入另一樁孔內(nèi)，而引起塌孔或增加孔內(nèi)沉渣量，向滲井中下水泥套管，邊鉆進(jìn)邊下套管，以確保施工進(jìn)度和成樁質(zhì)量。
4.樁頂段砼質(zhì)量差：指樁頂上部混凝土疏松、夾泥、斷裂等質(zhì)量問題。上部樁身由于缺乏壓力，與樁周土接觸應(yīng)力低，而受荷時(shí)樁身上部荷載應(yīng)力最大，因此樁身破壞最易在上部發(fā)生。
病因分析：沒有勤測(cè)混疑土面，預(yù)加的灌注混凝土高度不足，上部壓力小，混凝土密度低；導(dǎo)管內(nèi)混凝土高度減少，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大，混凝土升頂困難，甚至與泥漿、浮漿接觸摻混，造成夾泥、疏松、離析；導(dǎo)管縮短，重量減輕，導(dǎo)管上下串插圖難，或串插程度不夠；護(hù)筒起拔過猛，或起撥護(hù)筒不垂直，使護(hù)筒粘帶未初凝的混凝土，導(dǎo)致混凝土抗拉強(qiáng)度低而摻入泥漿，形成夾泥或斷裂面。
施工對(duì)策：勤測(cè)混凝土面，并在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上加灌一定高度的混凝土，其最小高度不宜小于樁長(zhǎng)的5%，且不小于2m，以保證設(shè)計(jì)標(biāo)高以下的混凝土符合設(shè)計(jì)要求，孔口加水稀釋渣漿，沖出部分稠漿，減小泥漿比重；導(dǎo)管重量減輕時(shí)，可以改為人工左右轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管加壓串插密實(shí)混凝土，護(hù)筒吊繩要周正，起拔護(hù)筒要穩(wěn)、慢，混凝土疏松、夾泥、斷裂、可采用壓漿補(bǔ)強(qiáng)或樸樁。
2.5 斷樁：混凝土凝固后不連續(xù)，中間被沖洗液等疏松體及泥土充填的間斷樁，影響了樁身的整體性，降低了樁體強(qiáng)度和承載力，以致不能滿足設(shè)計(jì)要求。
病因分析：坍落度損失大的配方和澆灌過程不連續(xù)是造成斷樁的重要原因；灌注過程中發(fā)生埋管、卡管及其他一些情況都將造成斷樁。
埋管：導(dǎo)管在混凝土中掩埋過長(zhǎng)，鋼筋籠變形，灌注時(shí)間過長(zhǎng)，混凝土已初凝，內(nèi)阻力倍增長(zhǎng)，導(dǎo)管被卡死在混凝土內(nèi)，法蘭盤頂住鋼筋籠下端，由于孔斜大，籠與孔壁壁摩阻力過大，加上籠內(nèi)已有一定高度的混凝土導(dǎo)管無法提升。
卡管：骨料級(jí)配不合理，含有大粒徑的卵石、漂礫；混凝土出拌合機(jī)時(shí)間或運(yùn)輸路程過長(zhǎng)，已產(chǎn)生離析或局部初凝現(xiàn)象而直接用于灌注；導(dǎo)管密封不良，局部漏水。
施工對(duì)策：按有關(guān)規(guī)范要求，通過計(jì)算和試配確定混凝土配合比，混凝土應(yīng)具良好的和易性和流動(dòng)度，坍落度損失應(yīng)能滿足灌注要求，初凝時(shí)間應(yīng)為正常灌注時(shí)間的2倍；要求灌注過程連續(xù)，快速、防止出現(xiàn)上述埋管、卡管及其他情況。
三、結(jié)語
鉆孔樁事故處理的方法很多，難度也較大，無論采取什么先進(jìn)的辦法處理都將對(duì)工程的進(jìn)度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽(yù)帶來不可忽視的影響。因此，在鉆孔樁施工中必須做到每個(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、緊張而有序，對(duì)可能出現(xiàn)的問題制定切實(shí)有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發(fā)生。
