淺談灌注樁質(zhì)量缺陷的成因及防治措施

李長(zhǎng)偉

摘要：文章分析介紹了鉆孔灌注樁斷樁的形成原因和處理方法，詳細(xì)闡述灌注樁在導(dǎo)管堵塞、縮頸、擴(kuò)頸、孔壁坍塌的控制措施，針對(duì)灌注樁的質(zhì)量缺陷，提出具體的防治措施。

關(guān)鍵詞：灌注樁 質(zhì)量缺陷 防治措施

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工藝方面我國(guó)取得了突破性進(jìn)展。在基礎(chǔ)設(shè)施施工過程中，鉆孔灌注樁憑借適應(yīng)廣、成本適中、施工便捷等特點(diǎn)，在一些工程領(lǐng)域被廣泛推廣和使用，深受施工方的好評(píng)。但是，鉆孔灌注樁也存在一些不足。據(jù)相關(guān)資料顯示，大約有5～10%的灌注樁在被檢測(cè)中存在缺陷，特別是在地質(zhì)條件比較惡劣的地區(qū)缺陷率高達(dá)14.7%。基于此，為了防止發(fā)生斷樁、堵管等現(xiàn)象，確保灌注樁質(zhì)量，在施工過程中，嚴(yán)格控制混凝土的攪拌時(shí)間和坍落度。

1 斷樁的成因、防治措施及處理方法

1.1 形成斷樁的原因 ①混凝土首批灌注時(shí)，導(dǎo)管下口和孔底之間的距離出現(xiàn)偏差，或混凝土中的導(dǎo)管埋置深度不夠。②檢測(cè)已灌注的混凝土表面標(biāo)高時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致埋置導(dǎo)管深度過小，導(dǎo)管拔脫過程中出現(xiàn)提漏，導(dǎo)致灌注樁出現(xiàn)夾層，造成斷樁。由于探測(cè)儀器自身存在誤差或者超壓力不大，在鉆孔灌注樁施工后期，出現(xiàn)對(duì)混凝土表面的誤判。因此，為了確保測(cè)量質(zhì)量，在提升導(dǎo)管時(shí)不出現(xiàn)失誤，用規(guī)定的測(cè)身錘遵照測(cè)量規(guī)程對(duì)孔內(nèi)混凝土的表面高度嚴(yán)格測(cè)量，認(rèn)真核對(duì)。③埋置導(dǎo)管的深度在灌注過程中是一項(xiàng)重要的檢測(cè)指標(biāo)。如果埋置導(dǎo)管深度過大，延長(zhǎng)了灌注時(shí)間，使得混凝土的流動(dòng)性降低，從而增大了混凝土與導(dǎo)管壁之間的摩擦力，以及在施工時(shí)，施工設(shè)備相對(duì)比較落后，連接螺栓在提升時(shí)被拉斷致使導(dǎo)管出現(xiàn)破裂，產(chǎn)生斷樁。④卡管也是誘發(fā)斷樁的重要原因之一。由于施工人員缺乏責(zé)任心，在配制混凝土?xí)r，配料隨意性比較大，在執(zhí)行過程中，沒有按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，造成混凝土配合比出現(xiàn)錯(cuò)誤，混凝土的坍落度波動(dòng)比較大，混凝土混合料攪拌不均勻。混凝土坍落度過大就會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象，使粗骨料之間發(fā)生相互擠壓進(jìn)而阻塞導(dǎo)管，產(chǎn)生斷樁；如果混凝土坍落度過小或者混凝土灌注時(shí)間過長(zhǎng)，使混凝土的初凝時(shí)間變短，增大混凝土的下落阻力使導(dǎo)管出現(xiàn)阻塞，發(fā)生導(dǎo)管被卡，造成灌注樁發(fā)生斷樁事故。⑤坍塌。灌注混凝土過程中，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較惡劣，導(dǎo)致井壁發(fā)生嚴(yán)重坍塌，以及鉆層中出現(xiàn)流砂、軟塑狀質(zhì)等造成灌注樁斷樁。在由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)引發(fā)的斷樁，在本工程的斷樁中占相當(dāng)大的比例，而且斷樁較為嚴(yán)重。

另外，在施工過程中，導(dǎo)管發(fā)生漏水、機(jī)械出現(xiàn)故障或突然停電等造成施工被迫中斷，以及鉆井中的水位突然下降等都容易造成灌注樁發(fā)生斷樁。為了確保灌注樁的成樁質(zhì)量，灌注混凝土前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備。

1.2 防治措施及處理方法 ①原位復(fù)樁。通過超聲波在施工過程中對(duì)灌注樁進(jìn)行斷樁檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷樁。清理完畢斷樁后，在斷樁原位重新澆筑混凝土灌注新樁，原位復(fù)樁能夠比較徹底地解決斷樁問題。通過原位復(fù)樁法對(duì)斷樁進(jìn)行修復(fù)，復(fù)樁效果好，但是該方案的難度系數(shù)大、周期比較長(zhǎng)、費(fèi)用比較高。原位復(fù)樁可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和工程的重要程度等選擇使用。②接樁。灌注樁成樁后出現(xiàn)斷樁，在樁頂標(biāo)高不足的條件下，通過接樁法對(duì)斷樁進(jìn)行處理：a開挖斷樁，挖出樁頭，對(duì)灌注樁的斷樁進(jìn)行清理，除去樁頭的浮漿和松散層，露出鋼筋，整理和沖洗露出的鋼筋，清除干凈后將原鋼筋接長(zhǎng)，然后澆筑混凝土，直到滿足灌注樁的設(shè)計(jì)標(biāo)高；b嵌入式接樁。該法主要用于清除已澆混凝土難度系數(shù)較大，解決灌注樁的成樁因混凝土停澆而出現(xiàn)的斷樁問題。③樁芯鑿井法。所謂樁芯鑿井法，在降水的同時(shí)在斷樁中心采用風(fēng)鎬鑿出直徑為80cm的井，井深至少要超過灌注樁的缺陷部位，然后對(duì)灌注樁的斷樁進(jìn)行封閉，將樁內(nèi)的泥沙清理干凈并放置鋼筋籠，最后澆筑膨脹混凝土，澆筑混凝土?xí)r采用挖孔混凝土的施工方法進(jìn)行澆筑。④補(bǔ)樁法。補(bǔ)樁在樁基承臺(tái)（梁）施工之前進(jìn)行，如果灌注樁難以承受上部荷載時(shí)，補(bǔ)樁施工過程中，如鉆孔樁之間距離過大，考慮在樁與樁之間進(jìn)行補(bǔ)樁。

2 導(dǎo)管堵塞的控制

2.1 病因分析 導(dǎo)管堵塞容易發(fā)生在開始灌注時(shí)或灌注過程中。導(dǎo)管堵塞形成原因主要為：導(dǎo)管低端與孔底之間的距離太小，進(jìn)行初次灌注時(shí)，沉渣插入導(dǎo)管的低端發(fā)生導(dǎo)管堵塞；灌注的混凝土粗骨粒徑過大直接堵塞導(dǎo)管；混凝土和易性、流動(dòng)性差，在導(dǎo)管內(nèi)混凝土初凝，將導(dǎo)管堵塞；拌合不均勻?qū)е禄炷廉a(chǎn)生離析，出現(xiàn)堵管；灌注時(shí)出現(xiàn)中斷，混凝土出現(xiàn)初凝，堵塞導(dǎo)管。導(dǎo)管的連接部位焊接不到位，在管內(nèi)出現(xiàn)水塞；機(jī)械發(fā)生故障，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)混凝土初凝，堵塞導(dǎo)管。

2.2 導(dǎo)管堵塞的處理及防治措施 ①堵管處理。初灌時(shí)發(fā)生堵塞，提出導(dǎo)管清理導(dǎo)管內(nèi)混凝土并清孔，重新灌注混凝土。混凝土灌注深度不大時(shí)用長(zhǎng)桿沖搗；反之，反復(fù)提升導(dǎo)管進(jìn)行插振；或者將導(dǎo)管拔起后清理，如果灌注高度不大時(shí)重新鉆進(jìn)，如果灌注高度較長(zhǎng)，導(dǎo)管清理完畢，直接把導(dǎo)管插入混凝土2～3m，將導(dǎo)管內(nèi)泥漿用水泵吸出，最后重新灌注。②預(yù)防措施。隔水塞與導(dǎo)管內(nèi)徑大小要匹配，能順利排出，在隔水塞的頂面安裝隔水膠墊，為防止骨粒長(zhǎng)阻水塞，先儲(chǔ)灌0.2～0.3m3水泥砂漿，再灌注混凝土；選用的粗骨料粒徑小于25mm，其最大粒徑不超過導(dǎo)管內(nèi)徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4；混凝土配合比要符合設(shè)計(jì)要求，坍落度保持在18～22cm，坍落度在15cm的時(shí)間大于1h；攪拌機(jī)拌合混凝土?xí)r，時(shí)間大于90s；導(dǎo)管應(yīng)在大于0.5～0.7MPa下試壓，時(shí)間大于15min不泄漏，確保導(dǎo)管的密封性良好，避免導(dǎo)管內(nèi)形成水塞；當(dāng)導(dǎo)管被隔水塞堵塞時(shí)，提起管將混凝土拌合物清除，下隔水塞重新澆灌；當(dāng)孔內(nèi)混凝土已初凝，采用直徑稍小的鉆頭鉆進(jìn)導(dǎo)管底端，進(jìn)行清孔，然后澆灌混凝土。

3 縮頸、擴(kuò)頸的控制

3.1 病因分析 當(dāng)鉆頭振動(dòng)過大，出現(xiàn)偏位或者孔壁坍塌時(shí)容易造成擴(kuò)孔，而縮孔是由于鉆頭磨損嚴(yán)重、未及時(shí)焊接或者地層存在遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的。灌注時(shí)由于泥漿性能不符合設(shè)計(jì)要求，直接影響灌注樁的成樁質(zhì)量。比重和粘度是泥漿主要的性能指標(biāo)，泥漿如果過稀攜渣能力不夠，如果泥漿過稠，在孔壁形成泥皮，減少了樁徑。土層經(jīng)吸水后膨脹形成疏松蜂窩狀厚層泥皮。

3.2 防治措施 為了形成良好的孔徑，避免出現(xiàn)擴(kuò)徑，鉆機(jī)要保持固定和平穩(wěn)，為防止鉆頭擺動(dòng)或偏位，要求減壓鉆進(jìn)，成孔時(shí)要求慢慢鉆進(jìn)，泥漿比重始終要適當(dāng)，孔內(nèi)的水位要保證泥漿對(duì)孔壁有足夠的壓力，為了減少孔壁在小比重泥漿中的浸泡時(shí)間，成孔或清孔后盡快灌注水下混凝土，避免出現(xiàn)縮徑；通過采用優(yōu)質(zhì)泥漿，為了降低失水量，盡量控制泥漿比重和粘度；當(dāng)設(shè)計(jì)樁距<4D時(shí)，通過跳隔1～2根樁的方式進(jìn)行施工；在鄰樁成樁36h后對(duì)新樁進(jìn)行開鉆；采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸鉆頭進(jìn)行掃孔；清孔后立即灌注混凝土。

4 孔壁坍塌的控制

孔壁在成孔中或成孔后會(huì)出現(xiàn)不同程度塌落。

4.1 病因分析 孔壁出現(xiàn)坍塌，主要是由以下原因造成：護(hù)筒埋設(shè)不到位，護(hù)筒內(nèi)水位不高；混凝土的灌注時(shí)間過長(zhǎng)或者等待灌注的時(shí)間較長(zhǎng)。另外，事先未預(yù)料的情況也會(huì)導(dǎo)致孔壁出現(xiàn)坍塌，如未按規(guī)定埋設(shè)護(hù)筒、護(hù)壁效果不佳、泥漿粘度效果不好等，在下放鋼筋籠或升降機(jī)具與孔壁發(fā)生碰撞容易造成埋、卡鉆，應(yīng)采取相應(yīng)措施給予解決。

4.2 防治措施 首先研究分析工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)施工的地層結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)了解；其次埋設(shè)護(hù)筒要到位，下放鋼筋籠以及升降機(jī)具防止和孔壁發(fā)生碰撞；再者，在特殊地層通過采用正循環(huán)鉆進(jìn)、反循環(huán)排渣的作法進(jìn)行鉆孔，并用優(yōu)質(zhì)的沖洗液保護(hù)孔壁，防止出現(xiàn)坍塌。進(jìn)行鋼筋籠吊設(shè)時(shí)，鋼筋籠緩慢下沉，避免與孔壁發(fā)生碰撞；成孔后，混凝土等待灌注的時(shí)間不超過3h，并縮短灌注時(shí)間，加快灌注速度；鋼筋籠下放的過程中，在坍塌孔深以上1～2m利用漿砂、粘土混合物進(jìn)行回填，通過原鉆頭和優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行掃孔處理；當(dāng)鋼筋籠與孔壁發(fā)生碰撞，引發(fā)坍塌時(shí)，通過適當(dāng)?shù)你@頭附加優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行掃孔或用導(dǎo)管清孔。最后，在不穩(wěn)定地層中，為了減少沉渣時(shí)間，確保灌注樁質(zhì)量，在鋼筋籠下放后進(jìn)行二次清孔時(shí)，要對(duì)高比重泥漿進(jìn)行替換，然后灌注混凝土。另外，在成孔后灌注水下混凝土?xí)r發(fā)生坍孔，結(jié)合實(shí)際情況采用壓漿、旋噴等工藝處理樁芯局部夾泥砂或樁芯空洞等缺陷。

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