沖孔灌注樁成孔常見問題及防治措施

王貴松

沖孔灌注樁設備構造簡單,適用范圍廣,操作方便,它除了能在黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層施工以外,還能穿透舊基礎、建筑垃圾填土或大孤石等障礙物。因此廣泛地應用到基礎工程施工中。但在沖孔灌注樁成孔過程中,如果操作不當往往會出現垂直度偏差超標、縮頸、坍孔、梅花孔等問題。本文就以上質量問題進行探討,分析原因,提出預防措施。

1 垂直度偏差

根據《建筑樁基技術規范》規定,灌注樁的垂直度偏差控制在1%以內,當垂直度偏差超過1%,將影響樁身的荷載分布,從而影響樁基的質量,甚至影響上部建筑物。

1.1 造成垂直度偏差的原因

1)在軟弱的土層上施工時,由于樁機自身的自重和沖孔過程中的振動造成機身的傾斜;2)基巖巖面較陡;3)沖擊成孔過程中遇地下障礙物(探頭石、較大的孤石)或軟硬土層交接處,沖錘受到阻力不均勻,造成鉆頭偏離方向,導致樁孔偏斜。

1.2 采取預防措施

1)在軟弱的土層上施工時,對地基進行加固處理,必要時鋪上碎石并進行壓實,同時適當的加大承重枕木的面積,在雨季施工時,做好排水措施,避免施工現場積水;2)開孔時,低錘慢打,當進入護筒下3 m～4 m,待樁孔扶正垂直后,改為正常鉆進;3)保證沖孔樁機在整個作業過程的穩定性,避免產生傾斜,以致影響成孔的垂直度。在鉆進的過程中,經常檢測吊繩在孔口的居中情況,每進尺4 m～5 m檢測一次,發現問題查明原因,及時糾偏;4)發現探頭石后,應回填碎石或將鉆機稍移向探頭石一側,用高沖程猛擊探頭石,破碎探頭石后,再正常鉆進;進入軟硬不均地層,控制進尺,采取低錘密擊,保持孔底平整,穿過此層后再正常鉆進;傾斜基巖時,投入塊石,使表面略平,用低錘密打;5)若發現孔斜,應回填片石或黏土至偏孔上方300 mm～500 mm,待沉實后,低錘或間斷沖擊進行糾偏,如偏孔嚴重時,應全部回填,待沉實后,重新鉆進。

2 縮頸

縮頸是樁身直徑小于設計尺寸,造成樁身混凝土的有效面積偏小,從而降低樁基的承載力,或鋼筋籠的保護層厚度不足,影響使用壽命。

2.1 造成縮頸的原因

1)土層為塑性膨脹土、粉土粉砂層時,軟黏土浸水后土體積膨脹產生縮孔;2)清孔后到灌注混凝土的時間太長;3)鉆錘磨損,造成錘徑偏小;4)樁間距太小,周邊的樁基施工擠壓造成縮頸。

2.2 防治措施

1)根據地質勘察報告確認每根樁在塑性膨脹土、粉土粉砂、軟黏土層所處的深度范圍低錘慢打,控制進尺速度,并應上下反復掃孔2次～3次,每鉆進4 m～6 m下孔規檢測;起鉆時也應對該土層進行掃孔,以防雖不影響起鉆,但影響鋼筋籠安放;2)二次清孔完后,立即澆搗,避免停滯時間過長;如已下鋼筋籠,但停滯時間太長,應將鋼筋籠提起,上下反復掃孔,增大孔徑,然后用孔規檢測,直至滿足設計要求為止;3)定期檢查鉆錘磨損情況,及時修復;4)合理組織施工順序,當樁間距小于4D時,進行跳孔施工,如無法滿足要求時,應等周邊的樁基澆搗36 h后再進行施工。

3 坍孔

坍孔即孔壁坍塌,在成孔時或鋼筋籠安裝過程中孔口溢出的泥漿出現大量氣泡,或孔內泥漿水平面突然下降;成孔后,發現孔底的沉渣突然增多。

3.1 原因分析

1)在粉砂土、流砂、淤泥松散土層施工時,由于該類土層壁立性較差,特別是在遇有流速較大的地下水時,未采取措施,進尺太快,造成坍孔;2)泥漿性能指標達不到施工技術要求,起不到護壁作用;地層變化時未及時調整泥漿相對密度;孔內水頭高度不夠,孔內泥漿面低于孔外水位造成坍孔;3)護筒埋置不規范,埋置深度不夠,護筒周邊未用黏土夯實,筒底與土層接觸面有孔隙引起漏漿沖刷孔壁造成下端孔坍塌,提升、下落沖擊錘,掏渣桶和下放鋼筋籠時碰到孔壁造成孔壁坍塌。

3.2 采取措施

1)施工前認真研讀地質資料,在粉砂土、流砂、淤泥松散土層施工時,特別是在具有較大承壓水的松散土層施工時,開孔前采取預防措施,并作好物質準備(如黏土塊、片石等),施工時投入黏土塊和片石,控制進尺速度,確保成孔質量;2)嚴格控制好泥漿質量,根據地質條件,如自然造漿泥漿質量達不到要求應進行人工造漿,確保泥漿粘度為18 s～25 s,含砂率小于6%,泥漿比重控制在1.1～1.15之間,在土質較差部位可加大至1.2～1.3,現場施工員應跟蹤檢查泥漿質量;3)護筒直徑應大出樁徑100 mm,護筒埋置長度不小于1.0 m,護筒埋設時四周用黏土填封密實,護筒溢漿口位置應對著排漿溝;鋼筋籠下沉時應采用對稱的兩根吊環,確保鋼筋籠下沉時的垂直度,防止碰撞孔壁;提升、下落沖擊錘,掏渣桶應直上直下,避免碰撞孔壁造成坍孔;4)發生坍孔時首先應保持孔內漿位,并適當加大泥漿比重進行護壁;如鋼筋籠已經安放至孔內應將其提起,重新清孔;如坍孔嚴重,首先應探明坍孔位置,用碎石和黏土或黏土泥膏的混合物回填至坍孔部位上部1 m～2 m,等回填物沉淀密實后,再重新低速鉆進;5)在灌注混凝土時,如發現孔口返水的顏色改變,并有大量的泥砂返出,說明已經發生坍孔,應停止灌注作業,探測孔內混凝土面的位置,提出導管,換用干凈的泥漿清孔,排出坍落的泥土,護住孔壁,再用小一級的鉆頭鉆孔,清孔后再放入導管灌注混凝土。

4 梅花孔

4.1 原因分析

1)鉆頭的轉向裝置失靈,沖擊時鉆頭未轉動;2)泥漿粘度過高,沖擊轉動阻力太大,鉆頭轉動困難;3)沖程太小,鉆頭轉動時間不充分或轉動很小;4)當樁徑較大時,而使用的沖錘頭翼板少,翼片之間的距離較大,樁孔形成“梅花”狀。

4.2 采取措施

1)經常檢查轉向裝置的靈活性;2)根據不同的地層條件,實時的調整泥漿的粘度和相對密度;3)用低沖程時,每沖擊一段換用高一些的沖程沖擊,交替沖擊修整孔形;4)當樁徑大于1 200 mm時,應采用翼板較多的錘頭,若采用四翼錘,下部應加寬;5)發現出現“梅花”狀時,如出現在淤泥層或黏土層的“梅花”截面,可在沖錘下端外側焊兩圈 Φ 20～Φ 25鋼筋環,其直徑與樁孔設計直徑相同,采用小沖程沖搗,直至沖錘能上下順利通過為止;如在巖層出現“梅花”截面時,采用填石修孔法進行修復,往孔內填入片石,高于“梅花”截面段1 m左右,沖程加大到3 m左右。修孔完畢后,再用焊兩圈鋼筋環的錘頭檢查,以沖錘能順利沉到底為宜。

5 結語

由于地質情況的復雜多樣性,在沖孔灌注樁施工前,除了要對已知的地質資料進行詳細分析,對可能影響工程質量的地層采取相應的預防措施外,還需加強施工管理人員及作業人員的質量意識,強化現場的質量控制與管理,并根據實際地質條件的變化做適時的調整與控制,盡可能的杜絕出現問題的隱患。

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