對鉆孔灌注樁施工過程中常見問題及防治措施的探討

劉繼偉

(安徽安慶公路局宿松分局)

1 引 言

鉆孔灌注樁位地下隱蔽工程,它可以降低造價,能直接探測地層變化。由于其成樁工序多,技術含量高,影響因素多,故在成樁過程中容易出現一些問題。比較常見的有坍孔、孔斜、縮頸、導管進水、卡管、浮籠、埋管、斷樁等。若在施工中出現這些問題,會導致工期延長,甚至返工,造成經濟損失。如何防治鉆孔灌注樁施工工程中出現的問題,避免造成損失,是許多施工技術人員一直關注的問題。除在施工過程中做到分工明確,密切配合,操作規范外,還應對各個問題的成因做出分析,制定有針對性的防治措施。

2 常見問題及成因

2.1 坍孔

鉆孔施工時,出現孔內水位突然下降,孔口冒細密的水泡,出渣量顯著增加而不見進尺,鉆機負荷顯著增加等現象時,即說明鉆孔內可能產生坍塌。這種現象在粉性土和砂性土等松散地基鉆孔時較容易出現。使用泥漿護壁時泥漿的比重不夠,護壁效果不好;護筒變形或埋深太淺,導致漏水;孔內水位高度不夠,無足夠的水頭壓力;進尺速度太快等原因,均可以導致坍孔。

2.2 孔斜

鉆孔偏斜可導致灌注樁中心線不垂直,嚴重影響設計荷載。埋設護筒時出現傾斜;鉆機底座未安置水平或安置不穩定以及鉆臺發生不均勻沉陷;鉆進中遇到較大孤石或探頭石,土層軟硬不勻,致使鉆頭受力不均;鉆桿彎曲,接頭不正等原因均可導致鉆孔發生偏斜。

2.3 縮頸

成孔后孔徑小于設計孔徑即為縮頸。鉆錐在沖擊時轉動不夠靈活,泥漿過于粘稠而影響鉆錐轉動,鉆錐嚴重磨耗,焊補或更換不及時;地層中有軟塑土,遇水膨脹后使孔徑縮小;泥漿失水量大,形成厚泥皮,在泥頁巖地層造成地層軟化膨脹等原因可形成縮徑。

2.4 導管進水

首批混凝土數量不夠,不能埋沒導管底部,導致泥水進入管內;導管連接不嚴或橡膠墊被高壓氣流沖開,造成漏水;導管提升過猛,管底離開混凝土面,導致導管底部涌入泥水。這些原因可以導致導管進水。

2.5 卡管

初灌時,隔水栓堵管;混凝土離析,粗細骨料集中;混凝土中粗骨料粒徑過大;各種機械故障引起混凝土澆筑不連續,在導管中停留時間過長初凝等因素可導致卡管。

2.6 浮籠

浮籠是指鋼筋架被混凝土頂起,導致浮籠的因素也有很多。鋼筋骨架不牢固,空口未用電焊固定;提升導管時不慎掛住鋼筋籠;當混凝土灌至鋼筋籠下,若此時提升導管,導管底端距離鋼筋籠僅有 1m左右時,由于澆筑的混凝土自導管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠的上浮;初凝時間短、坍落度損失大的混凝土上升至鋼筋籠底端時鋼筋難以插入混凝土面造成上浮;表層混凝土開始發生初凝結硬,也會攜帶鋼筋籠上浮。

2.7 埋管

當導管埋入混凝土過深或管內外混凝土已初凝使導管與混凝土間摩阻力過大,造成導管無法拔出,即為埋管。

2.8 斷樁和夾層

斷樁是嚴重的質量事故,是指樁身混凝土在某一部位出現不連續或某一部位嚴重變質,致使整根樁承載力大幅度下降,甚至不能使用需報廢。

灌注混凝土時導管底部距離鉆孔底部過遠,沖洗液浸入混凝土使混凝土被稀釋,導致混凝土水灰比增大,無法凝固,稀釋后的混凝土夾在樁體與持力層之間;地下水活動的影響或導管封閉不密實同樣可以導致沖洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成不凝體;由于測深不準或計算有誤將導管提升過高,使導管底部脫離混凝土層,或因停電、待料等原因導致混凝土不能連續灌注,出現夾層;灌注混凝土時,沒有從導管內灌入,而是采用直接從孔口倒入的辦法,造生混凝土離析,凝固后強度達不到要求,個別孔段出現疏松、空洞。以上原因均可導致斷樁、夾層現象的發生。

3 防治措施

3.1 坍孔的防治

泥漿護壁時選用比重適合的泥漿,比重過小或過大都會影響鉆進進度,粘性土層可以選用比重為 1.3左右的泥漿,在砂卵石層可選用比重 1.4～1.6的泥漿;在鉆孔前先檢查護筒,看有沒有變形和漏洞,鉆進中根據地基土質情況控制好護筒埋深;保證孔內水頭壓力大于支護應力,對于較好的土層,可用 1～1.5m高的水頭,對于粉土、砂土等易坍塌的土層,可根據實際情況選用 1.5～2m高的水頭,有時甚至要選用 3m高的水頭;嚴格控制進尺速度和沖程速度。可對坍孔現象進行有效的預防。當發生空口坍塌時,應立即拆除護筒,回填鉆孔,重新埋設護筒;當發生孔內坍塌時,應判明坍塌位置,用粘土重新回填,待沉淀密實后再鉆進,加強泥漿護壁。

3.2 孔斜的防治

埋設護筒時應使用GA-1型灌注樁孔徑檢測系統及孔斜儀等儀器嚴格測量垂直度、筒徑及高度;樁架安裝完成后,要及時檢查調整,保證樁架垂直平穩;遇有孤石、探頭石可用鉆機鉆透,采用沖孔機時可低速把石頭打碎,在有傾斜度的軟、硬地層鉆進時,應控制進尺,低速鉆進;鉆進過程中要檢查好鉆孔和接頭,及時撤換變形的鉆桿。如鉆孔出現偏斜時,可提起鉆頭,上下反復鉆幾次,以便削去硬土,如糾正無效,應于孔中局部回填黏土至偏孔處 0.5m以上,重新鉆進。

3.3 縮頸的防治

檢查鉆錐,及時修補或更換;嚴格控制泥漿的質量,以減少失水量,加快成孔的速度,在成孔一段時間內,孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹。如出現縮頸,采用上下反復掃孔的辦法,以擴大孔徑,確保孔徑各要素準確無誤。

3.4 導管進水的防治

嚴格按要求備置首批混凝土;使用合格導管,應確保導管連接部位的密封性,導管使用前應試拼狀、試壓,試水壓力為 0.6～1.0MPa,以避免導管進水;在灌注過程中,隨時測量孔內混凝土標高,控制和保證導管埋設深度,避免導管提升過高可以預防導管進水。若導管已進水,應及時將灌入孔底的混凝土清除,換新導管,重新灌注。

3.5 卡管的防治

選擇具有良好的隔水性能的直徑與導管內徑相匹配的隔水栓,保證順利排出;在灌注混凝土時,應嚴格控制混凝土攪拌時間和混凝土坍落度,要求水下混凝土必須具備良好的和易性,采用經實驗通過的配合比,坍落度宜為 18～22cm;粗骨料的最大粒徑應不大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小徑距的 1/4,且應小于 40mm;在施工過程中,必須確保機械的運轉正常,避免發生機械事故。通過這些措施可以有效預防卡管。若已經發生卡管,可以用長桿沖搗管內混凝土,如沖搗無效或混凝土已初凝,應按斷樁處理。

3.6 浮籠的防治

認真細致地下好鋼筋籠,并將其牢固地綁扎或點焊于孔口;導管應順井孔中央放置,并在灌注混凝土前進行升降試驗;當灌注的混凝土頂面距離鋼筋底部 1m左右時,降低混凝土的灌注速度。當混凝土拌和物上升到籠底 4m以上時,提升導管,使其底口高于籠底 2m以上,按正常速度灌注。當發生鋼筋籠上浮時,應立即停止灌注混凝土,并準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高,提升導管后再進行澆注,上浮現象即可消失。

3.7 埋管的防治

經常測量混凝土面標高,避免導管埋深過大,下導管時導管出漿口到鉆孔底要留出 40cm預留距離,確保混凝土在孔底不埋深導管,導管提升要及時。如發生埋管,可用機具試拔,若無效果,可加力拔斷后,按斷樁處理。

3.8 斷樁、夾層的防治

成孔后,必須使用沖洗液認真清孔,沖孔的時間應根據孔內沉渣情況而定,沖孔后要及時灌注混凝土,避免孔底沉渣超過相關規范的要求。灌注混凝土前,必須對孔徑進行精確測量,以準確算出全孔及首次灌注需要的混凝土量;在混凝土灌注的過程中,對混凝土的標高和導管的埋深要做到隨時控制,提升導管時要準確可靠,嚴禁出現超拔或提升不到位的現象,操作中要嚴格遵守操作規程;嚴格控制混凝土的配合比,混凝土應有良好的和易性和流動性,坍落度損失應滿足灌注要求;在地下水活動較大的地段,應事先用套管或水泥進行相應處理,以止住地下水,待止水成功后才能灌注混凝土;灌注前應檢查導管密封性,確保導管的封閉良好,導管的起拔高度應根據導管內外混凝土的上升高度而定;在灌注混凝土的過程中應盡量避免停電、停水和待料的現象發生,混凝土應從導管內灌入,灌注過程應連續、快速。

4 結束語

鉆孔灌注樁是工程中常用的基礎形式,其成樁質量對工程安全有著至關重要的作用,鉆孔灌注樁在施工中的任何一個環節出現問題,都將直接影響整個工程的質量和進度。由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行的,很難控制施工質量,這就要求施工技術人員在施工前認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規范,核查地質情況,分析在施工過程可能發生的質量問題,制定相應的施工方案和防治措施,確保灌注樁的施工質量,以保證整個建筑的安全。

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