聲波透射法檢測橋梁樁基灌注質(zhì)量分析

姜運良

摘 要：新建大同-西安客運專線橋梁所占比例較大，且失陷性黃土地層持力狀況不甚良好，鉆孔樁長多數(shù)在50m左右，按照客運專線發(fā)展的要求，需要在短時間內(nèi)進行樁基施工，但在樁基聲波透射檢測的過程中，發(fā)現(xiàn)了一些在樁基灌注過程中出現(xiàn)的問題，本文就這些問題展開分析，對今后的橋梁樁基施工質(zhì)量起到一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵字：鉆孔灌注樁 超聲波法檢測 樁身質(zhì)量

前言

橋梁鉆孔灌注樁在失陷性黃土地段一般采用旋挖鉆機和反循環(huán)鉆機施工，施工深度可達50m以上，可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層，對軟弱地基起到加固作用 ， 且施工機具容易選配、施工安全等諸多優(yōu)點 ，因而在地基加固工程中得到廣泛地應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁的施工環(huán)節(jié)較多 ，技術(shù)要求高 ，工藝較復(fù)雜 ，需要在一個短時間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土，不采用檢測儀器無法直觀的對質(zhì)量進行控制 ，人為因素的影響較大 ，若稍有疏忽 ，很容易出現(xiàn)一些質(zhì)量病害 ，甚至造成縮頸、夾泥、斷樁等重大質(zhì)量事故 ，危及樁基工程的安全。我們通過大西客專某特大橋在聲波透射法樁基檢測中發(fā)現(xiàn)的一些問題入手對樁基病害的成因進行簡要的分析。

1、橋梁鉆孔灌注樁出現(xiàn)的質(zhì)量問題及原因分析

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候 ，以樁頂位置所受的壓力最大 ，下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反 ，往往是上部混凝土的強度低 ，中下段混凝土的強度高 ，若不嚴(yán)格控制 ，容易出現(xiàn)樁上段強度達不到質(zhì)量要求的情況。在橋梁樁基的聲波透射檢測中多次出現(xiàn)樁基頂部3.0m范圍內(nèi)混凝土波形異常，樁頭混凝土松散，均與上部砼質(zhì)量控制不嚴(yán)有關(guān)。除此之外 ，還容易出現(xiàn)縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質(zhì)量缺陷 ，造成樁基承載力的下降 ，影響到工程結(jié)構(gòu)的安全。

1.1、影響樁身上部強度的原因分析

按照施工規(guī)范的規(guī)定 ，鉆孔后要徹底清除孔底的鉆渣 ，但在實際施工過程中 ，很難將鉆渣徹底清除 ，于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時 ，孔底沉積的鉆渣必然混入混凝土中。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的 ，先灌入的混凝土頂升于孔的上面 ，這樣就容易出現(xiàn)樁上段強度較低的現(xiàn)象。

澆灌混凝土?xí)r ，若導(dǎo)管插入混凝土之內(nèi)過深 ，澆注速度又較快 ，則容易在孔體深部沉積較多的骨料 ，在淺部分布較多水泥漿，也容易導(dǎo)致樁體上部強度較低的質(zhì)量問題。

1.2、影響其他樁身質(zhì)量的原因分析

混凝土澆注施工中 ，若導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)過淺 <1.5m ，則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的 ，而是攤鋪式的 ，這時 ，泥漿、泥塊就容易混入混凝土中 ，進而影響到樁身的質(zhì)量。除此之外 ，若設(shè)計的樁身直徑過小 ，則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制 ，從而使樁體產(chǎn)生空洞、蜂窩缺陷，這種缺陷在聲波透射法檢樁中表現(xiàn)的較為明顯，現(xiàn)場曾多次因為樁身周邊夾有泥塊而破除樁身混凝土再接樁，影響了施工進度。

當(dāng)水下混凝土在灌入孔內(nèi)后 ，其流動性、黏聚性能會變得更差 ，尤其是快灌到樁頂標(biāo)高處時，由于導(dǎo)管內(nèi)外壓力相差不大，有時需反復(fù)抖動才能下料，到若稍有疏忽 ，很容易產(chǎn)生空洞、蜂窩、離析、夾泥等質(zhì)量缺陷。在灌樁完成后，拔出剩余的導(dǎo)管過程中如果拔管過快，還會造成泥漿順著導(dǎo)管拔出后的空隙滲入樁身內(nèi)，造成泥心。這種現(xiàn)象由于出現(xiàn)在樁頂處，在低應(yīng)變檢測中反映極為敏感，應(yīng)絕對避免。

摩擦樁的承載力主要表現(xiàn)為樁周摩阻力 ，而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質(zhì)量密切相關(guān)。在施工過程中 ，孔壁的形狀是由鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、鉆桿下降速度和土質(zhì)等因素決定的 ，泥漿性能 包括容重、黏度膠體率、砂率等指標(biāo) 愈好、高程越高 ，越能保護好護壁 ，其樁周摩阻力愈大 ，但施工難度加大 ，費用也相應(yīng)提高。

2、成樁質(zhì)量的控制

2.1、樁上段強度的保證措施

為保證樁上段強度達到要求 ，應(yīng)從下述幾方面采取相應(yīng)的質(zhì)量保證措施：

2.1.1、依據(jù)樁徑和樁底的濃度 ，正確確定出第一斗混凝土的體積 ，一般可取 1.5～2.0m ，也可以按樁身的設(shè)計體積的10%加以控制。

2.1.2、成樁質(zhì)量與樁身的澆注高度有關(guān) ，一般控制成樁高度高出設(shè)計樁頂標(biāo)高 0.5～1.0m。待鑿去高出部分的混凝土后 ，剩余部分不應(yīng)有浮漿和夾泥 ，混凝土標(biāo)號應(yīng)符合設(shè)計要求 ，否則要返工重澆。

2.1.3、導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)的長度應(yīng)適宜 ，一般為2～6m，長樁可相應(yīng)有所增加。

2.2、樁身質(zhì)量的保證措施

2.2.1、 工程施工前 ，應(yīng)先做 2 個以上的試驗鉆孔 ，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性和孔底沉淤等指標(biāo) ，用以核對所選設(shè)備、工藝方法是否符合技術(shù)要求。檢測時 ，孔壁的穩(wěn)定時間應(yīng)≮12h，檢測數(shù)目≮2 個。對一些重要工程 ，可視情況相應(yīng)增加測徑數(shù)量。

2.2.2、護壁用的泥漿應(yīng)滿足護壁要求 ，液面需高于地下水位0.5m以上 ，有條件時 ，以高于地下水位 2m以上更好。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大 ，則不僅護壁性能差 ，而且因其容重較大 ，勢必產(chǎn)生沉淀速度過快的問題。一般來講 ，當(dāng)在黏土或亞黏土中成孔時 ，可注入清水以原土造漿護壁 ，控制排碴泥漿的相對密度在1.1～1.2 之間；當(dāng)在砂性土質(zhì)或較厚的夾砂層中成孔時 ， 應(yīng)控制泥漿的相對密度在1.1～1.3之間；在砂夾卵石或容易坍孔的土層中成孔時 ，應(yīng)控制泥漿的相對密度在 1.3～1.5 之間。施工過程中 ，應(yīng)經(jīng)常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標(biāo) ，使?jié)沧⑶翱椎?00mm以內(nèi)泥漿的相對密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa·s。對一些直徑 <1m 的小直徑樁 ，即使在泥漿停止循環(huán)期間 ，也要使孔內(nèi)保持合理的泥漿液面。

2.2.3、在混凝土灌注前的一段時間里 ，須保證孔壁的穩(wěn)定性 ，不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。為保證孔底沉渣厚度達到規(guī)范的技術(shù)要求 端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm ，以免影響樁的承載力 ，鉆孔到設(shè)計持力層以后 ，要對泥漿進行循環(huán)稀釋來降低相對密度 ，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外 ，還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣 ，要求嚴(yán)格時 ，在安放鋼筋籠后、下放導(dǎo)管之前仍要進行吸渣處理。

2.2.4、吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔 ，不得有變形損壞。吊放后 ，先將鋼筋籠在垂直位置上固定好 ，然后進行第二次清孔 ，檢測孔底的淤泥厚度 ，符合規(guī)定后 ，于0.5h之內(nèi)開始混凝土的灌注施工。

3 、混凝土灌注施工的技術(shù)要點

因為水下混凝土施工的隱蔽性強 ，很容易產(chǎn)生松散、離析、縮頸等混凝土質(zhì)量缺陷 ，因此 ，必須著重控制水下混凝土的澆注質(zhì)量 ，包括選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴(yán)格按操作規(guī)程施工等方面。

3.1 、完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時間要緊湊 ，不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當(dāng) ，澆灌量不得低于設(shè)計值 ，不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

3.2、 導(dǎo)管口距孔底要保持 400mm左右的距離 ，灌注時要精確測量 ，反復(fù)校核。當(dāng)球塞被壓出導(dǎo)管并灌下一定數(shù)量的混凝土后 ，應(yīng)將導(dǎo)管緩慢下降100～200mm，使灌注初期導(dǎo)管被混凝土埋入的深度盡可能加大 ，以保證底層的混凝土質(zhì)量。

3.3、在灌注過程中 ，要嚴(yán)格把握施工進度和時間 ，經(jīng)常地略微提升導(dǎo)管 ，以使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在 1～3m之間且不得<1m，每間隔15～20min，要對混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進行一次測量和校核。

3.4、若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導(dǎo)管的現(xiàn)象 ，一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當(dāng) ，或者是因為導(dǎo)管漏水漏漿導(dǎo)致管內(nèi)混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成的 ，要分清原因有針對性地加以解決 ，切不要無控制地靠提管消除堵塞。

4、結(jié)束語

在大西客專，檢測灌注樁質(zhì)量的方法為聲波透射法檢測，全線為100%檢測率，樁基的質(zhì)量要求非常高，在檢測中發(fā)現(xiàn)的問題，是今后工作中著重關(guān)注的對象。鉆孔灌注樁有許多優(yōu)點 ，但由于施工環(huán)節(jié)多 ，工藝復(fù)雜 ，成樁質(zhì)量有可能受到多種因素的干擾和制約 ，嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁身承載力的降低 ，甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。為了確保成樁質(zhì)量，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測 ，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施予以補救。