橋梁工程鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量缺陷處理措施

姚桂玲

摘 要：鉆孔灌注樁是高速鐵路、高速公路和客運專線橋梁下部經(jīng)常使用的一種基礎(chǔ)，但樁基成孔、成樁質(zhì)量很難控制。文章就樁基施工注意事項、施工工藝、樁基質(zhì)量缺陷處理等問題進行簡要介紹。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；質(zhì)量控制；質(zhì)量缺陷

1 鉆孔灌注樁簡介

鉆孔灌注樁是在泥漿護壁條件下，利用機械鉆進形成樁孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法。

鉆孔灌注樁作為一種常見的基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強，成本適中，施工簡便，成樁后承載力高等特點，廣泛地應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進行開挖驗收，施工中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響到整個工程的質(zhì)量和進度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。因此，必須要加強施工質(zhì)量管理并落實施工技術(shù)措施，避免鉆孔灌注樁發(fā)生各種質(zhì)量缺陷。

2 鉆孔灌注樁施工前注意事項

2.1 根據(jù)地質(zhì)剖面圖，針對不同地層選用適當(dāng)?shù)你@孔方案，選擇適當(dāng)?shù)你@機、鉆進速度、泥漿性能等，并預(yù)見到鉆進過程中可能碰到的困難。

2.2 根據(jù)現(xiàn)場設(shè)置的工程控制網(wǎng)點，測設(shè)出各樁位的中心坐標(biāo)及開挖位置，經(jīng)復(fù)核無誤后，做出明顯標(biāo)識，并做好交底的記錄。

3 鉆孔施工過程中應(yīng)注意事項

3.1 鉆孔施工過程，必須填寫鉆孔施工記錄，經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處取樣檢查，判明后記入到施工記錄表，并與地質(zhì)剖面圖核對。若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計不相符，應(yīng)及時通知監(jiān)理工程師和設(shè)計院，以便提出相應(yīng)處理措施。

3.2 為了避免成孔直徑小于設(shè)計和規(guī)范要求，沖擊鉆成孔時，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭尺寸。當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖擊鉆頭磨損值超過規(guī)范允許值后，應(yīng)及時補焊或更換新的鉆頭。

3.3 鉆孔過程中應(yīng)認(rèn)真檢查樁孔是否垂直，如果發(fā)現(xiàn)傾斜應(yīng)及時加以處理。

3.4 在未達(dá)到設(shè)計樁底標(biāo)高之前，嚴(yán)禁提前終孔。鉆孔樁終孔后，應(yīng)對孔深、孔徑、傾斜度進行檢查，符合規(guī)范要求后方可清孔。

4 鉆孔灌注樁施工工藝

4.1 埋設(shè)護筒

護筒制作要求堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便和能重復(fù)使用。

4.2 制備泥漿

泥漿在鉆孔中的作用是：（1）可防止塌孔，（2）具有護壁作用，同時將孔內(nèi)外水流切斷，能穩(wěn)定孔內(nèi)水位；（3）泥漿比重大，具有浮渣作用，利于鉆渣的排出。

4.3 鉆孔

4.3.1 鉆具聯(lián)接要牢固，鉛直，初期鉆進速度不要太快，在孔深4.0m 以內(nèi)，不超過 2m/h，以后不要超過3m/h。在覆蓋層始終要減壓鉆進，鉆進速度與泥漿排放量相適應(yīng)。

4.3.2 鉆進過程中，經(jīng)常測試泥漿指標(biāo)變化情況，并注意調(diào)整鉆孔內(nèi)泥漿濃度。

4.3.3 經(jīng)常注意觀察鉆孔內(nèi)附近地面有無開裂或護筒、樁架是否傾斜。

4.4 清孔

4.4.1 清孔方法是用原漿換漿法清孔，清孔后泥漿指標(biāo)比重、含砂量、粘度、孔底沉渣按規(guī)范要求檢查。為防止孔內(nèi)沉渣大于規(guī)范要求，一般用抽砂筒先將孔內(nèi)泥砂打掉再換漿。

4.4.2 清孔時應(yīng)保持鉆孔內(nèi)泥漿面高于地下水位1.5～2.0m以防止塌孔。

4.4.3 清孔達(dá)到要求，由監(jiān)理工程師再次驗收孔深，泥漿和沉渣厚度。經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格后再灌注混凝土。

4.5 鋼筋籠制作安裝

4.5.1 鋼筋籠制作必須嚴(yán)格按設(shè)計圖和規(guī)范要求執(zhí)行，鋼筋籠的加強箍必須與主筋焊牢，以保證鋼筋籠焊接質(zhì)量。

4.5.2 超聲波檢測樁的鋼筋籠要安裝聲測管，聲測管與箍筋連接牢固，并保證聲測管接縫嚴(yán)密不漏水。

4.6 澆筑水下混凝土

4.6.1 用直徑30cm導(dǎo)管灌注水下混凝土，導(dǎo)管每節(jié)長度 3～4m。導(dǎo)管使用前試拼，并做封閉水試驗。

4.6.2 導(dǎo)管安裝時底部應(yīng)高出孔底30～40cm，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度2～3m，最深不超過4m，最淺不小于1m。

4.6.3 混凝土要連續(xù)澆注，中斷時間不超過30分鐘。澆灌的樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計標(biāo)高0.5m以上。

5 鉆孔灌注樁施工的事故處理

5.1 塌孔

造成塌孔的原因有：（1）松散卵石、砂礫石或流砂層地基、泥漿濃度不夠；（2）有承壓水地層水頭不夠；（3）淤泥質(zhì)地基，護筒埋深不夠；（4）砂質(zhì)地基，鉆進速度過快。一般處理方法主要是找出塌孔原因，回填砂礫混粘土，靜置一段時間，重新鉆孔。

5.2 卡鉆

鉆孔經(jīng)過巖層分界面時相鄰巖層強度差別較大、操作中因為未及時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理：

（1）由于“探頭石”引起的卡鉆現(xiàn)象，可以適當(dāng)往下放鉆頭，而后強力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。

（2）因鉆頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法進行處理。在整體巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采取此方法處理。

（3）由于機械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時間過長造成的鉆頭無法提升現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進行處理。

5.3 掉鉆

由于機械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱掉鉆。發(fā)生掉鉆后，應(yīng)及時采取恰當(dāng)?shù)姆椒ù驌啤?/p>

（1）鉆孔壁穩(wěn)定的情況，直接用鉆機起吊打撈器入孔進行打撈。打撈前，先探明鉆頭在孔中的位置，為制定打撈方案提供依據(jù)。打撈設(shè)備和打撈操作方法必須保證在抓住鉆頭后盡量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）鉆孔壁出現(xiàn)局部坍塌時，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動泥漿以加強鉆孔壁，而后采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時有繼續(xù)坍塌可能時，先在孔內(nèi)安裝長鋼護筒、攪拌樁圍護等方法加固鉆孔壁，而后打撈鉆頭。

5.4 縮孔

縮孔是在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土，特別是處于流塑性狀態(tài)的土層中出現(xiàn)的特有現(xiàn)象。其原因是此類地層含水高、塑性大，鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮，從而導(dǎo)致鉆孔的直徑小于設(shè)計的樁直徑。針對發(fā)生縮孔的原因，采取塊、卵石土回填，而后用重量較大的沖擊鉆沖擊，擠緊鉆孔孔壁的辦法處理；或者采用在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進行旋轉(zhuǎn)清理的辦法。

5.5 偏斜孔

鉆機安裝時，支撐不好、樁孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起鉆機整體或鉆頭在鉆孔過程中發(fā)生偏斜，導(dǎo)致出現(xiàn)偏孔。

（1）因鉆機傾斜造成的應(yīng)先移開鉆機，檢查鉆孔壁情況，如果鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應(yīng)加固施工范圍內(nèi)的地基或加大鉆機的支撐面積，而后重新安裝鉆機恢復(fù)施工；鉆孔壁隨時有坍塌可能的，應(yīng)將鉆孔回填至原地面，待地層靜置穩(wěn)定后重新開始鉆孔。

（2）地質(zhì)構(gòu)造不均勻引起的，先分析清楚巖層的走向，采用適當(dāng)?shù)幕靥畈牧希ɑ靥畈牧弦话銥槠羽ね痢⒓儔A、鋸末等組成的混合物）將鉆孔回填至計算確定的高程處，靜置一段時間后恢復(fù)施工。孔中心偏差小于20cm的，靜置1～2h后可以繼續(xù)鉆孔。孔中心偏差大于20cm的，應(yīng)待地層沉積穩(wěn)定后恢復(fù)鉆孔施工。穿過傾斜巖層過程中，應(yīng)采用自重較大的復(fù)合式牙輪鉆、沖擊鉆，以慢速鉆孔。

5.6 樁體混凝土不連續(xù)

由于灌注過程中，發(fā)生的孔壁局部坍塌的雜物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在樁體形成夾層導(dǎo)致鉆孔樁混凝土不連續(xù)。對于此類問題，應(yīng)積極與設(shè)計單位協(xié)調(diào)采取合理措施處理。

（1）對于鉆孔樁底部混凝土夾渣的情況，采取樁底部壓漿或者高壓注漿方法處理。

（2）樁體的少量夾層或不連續(xù)，用小型沖擊鉆鉆出一系列小直徑的孔進行置換清理泥漿和雜物（鉆孔直徑60～75mm，樁中心一個孔，其余3～4個孔分布在以樁中心為圓心，直徑為450mm左右的圓周上）。清理后，進行高壓注漿處理。

（3）對于夾層較嚴(yán)重的，在鉆孔樁中心處鉆一個直徑75mm的孔探明缺陷范圍。而后以鉆孔樁中心為圓心，采用沖擊鉆鉆直徑80～100cm的孔，而后人工入孔清理，清理結(jié)束后，灌注高強混凝土。

5.7 鋼筋籠上浮。

主要原因：（1）灌注速度快；（2）未設(shè)水管壓鋼筋籠；（3）導(dǎo)管法蘭盤掛住鋼筋籠；（4）混凝土凝結(jié)快，和易性不好。

處理方法：一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，停止進料，測量埋管深度和鋼筋籠埋置深度，焊好壓鋼筋籠的鋼管靜置10～15分鐘并將水面以上灌注斗和管內(nèi)混凝土清除，慢提（邊轉(zhuǎn)動）將埋管深度減到1.5m時，可恢復(fù)灌注。

5.8 斷樁

鉆孔樁灌注混凝土到一半時發(fā)生堵管、導(dǎo)管破裂、導(dǎo)管撥管等因素時，不能及時處理，就會出現(xiàn)斷樁。一般處理方法：（1）加樁；（2）灌漿補強。

6 結(jié)束語

綜上所述，鉆孔樁事故處理的方法很多，難度也較大，無論采取什么先進的辦法處理都將對工程的進度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽帶來不可忽視的影響。因此，在鉆孔樁施工中必須作到每個工序嚴(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，對可能出現(xiàn)的問題制定切實有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]韓劍光.鉆孔灌注樁施工技術(shù)和質(zhì)量控制[J].北京：中國水運，2009.

[2]劉廣斌.處理鉆孔灌注樁質(zhì)量缺陷[J].北京：交通世界，2007.

[3]李世京，劉小敏，楊建林.鉆孔灌注樁施工技術(shù)[M].北京：中國地質(zhì)出版社，2004.