鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量問題及預(yù)防措施

李永生

(福建省第二公路工程有限公司,福建福州 350007)

鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量問題及預(yù)防措施

李永生

(福建省第二公路工程有限公司,福建福州 350007)

鉆孔灌注樁的施工環(huán)節(jié)較多,隱蔽性較強(qiáng),技術(shù)要求高,工藝復(fù)雜,在施工過程中易出現(xiàn)一些質(zhì)量問題,甚至造成斷樁等重大質(zhì)量問題,危及橋梁的安全,本文通過分析施工中的質(zhì)量問題的現(xiàn)象、成因,總結(jié)出一些預(yù)防措施、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)方法。

鉆孔灌注樁 質(zhì)量控制 方法

鉆孔灌注樁對各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)、施工機(jī)具簡單、施工安全性好等優(yōu)點(diǎn),在工程中得到廣泛應(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,隱蔽性強(qiáng),無法直觀的對質(zhì)量進(jìn)行控制,人為因素影響較大,若稍有疏忽,易出現(xiàn)一些質(zhì)量問題,甚至造成斷樁等重大質(zhì)量事故,影響橋梁工程的工程造價(jià)、工期及安全使用。

1 鉆孔樁施工中的常見問題

1.1 護(hù)筒冒水

護(hù)筒外壁冒水,導(dǎo)致護(hù)筒內(nèi)水位下降,保證不同護(hù)筒的水頭壓力,會(huì)引起成孔塌陷,嚴(yán)重的會(huì)引起地基下沉、護(hù)筒傾斜和移位,造成鉆孔偏斜,甚至無法施工。

1.2 孔壁塌陷

鉆進(jìn)過程中,如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡,或泥漿突然漏失,則表示有孔壁坍陷跡象?？妆谒輹?huì)導(dǎo)致成孔樁樁徑不一,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致樁基的承載力受到極大的影響,甚至無法施工。

1.3 鉆孔偏斜

在施工中出現(xiàn)鉆孔偏斜,會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)的鉆桿不垂直,機(jī)架不穩(wěn),無法操作。成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差,無法保證成孔樁的垂直度,同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響樁基的承載能力。

1.4 樁底沉渣過多

樁底沉渣過多,主要會(huì)導(dǎo)致樁基沒有到達(dá)持力層,此時(shí)在樁頂施加荷載時(shí),樁基會(huì)下沒沉,特別是支承樁和嵌巖樁。樁底沉渣過多對樁基工程來說會(huì)影響樁基的承載能力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的安全事故。

2 出現(xiàn)問題的原因及防治措施

2.1 護(hù)筒冒水原因及處理措施

①原因:埋設(shè)護(hù)筒的周圍土夯填不密實(shí);護(hù)筒埋設(shè)時(shí)不垂直,頂面不平整;護(hù)筒質(zhì)量太差,造成漏水后,周邊冒水;鉆頭起落時(shí)碰撞護(hù)筒,導(dǎo)致護(hù)筒周邊不實(shí)而冒水。

②處理措施:在埋筒時(shí),坑四周用粘土分層夯實(shí),頂面高出原地面20～30cm,使護(hù)筒內(nèi)保持1.0～1.5m的水頭高度。鉆頭起落時(shí),防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí),應(yīng)立即停止鉆孔,用粘土在四周填實(shí)加固,若護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位時(shí),則應(yīng)重新安裝護(hù)筒。

2.2 孔壁塌陷造成原因及處理措施

①原因:土質(zhì)松散,泥漿護(hù)壁不好,護(hù)筒周圍未用粘土緊密填封以及護(hù)筒內(nèi)水位不高。鉆進(jìn)速度過快、空鉆時(shí)間過長、成孔后待灌時(shí)間過長和灌注時(shí)間過長也會(huì)引起孔壁坍陷。

②處理措施:在松散易坍的土層中,適當(dāng)埋深護(hù)筒,用粘土密實(shí)填封護(hù)筒四周,使用優(yōu)質(zhì)的泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護(hù)筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位。鋼筋籠接長時(shí)要加快焊接時(shí)間,成孔后,待灌時(shí)間一般不應(yīng)大于3小時(shí),并控制混凝土的灌注時(shí)間,盡量縮短灌注時(shí)間。

2.3 鉆孔偏斜造成原因及處理措施

①原因:鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差,作業(yè)時(shí)鉆機(jī)安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致;地面軟弱或軟硬不均勻;土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形。

②處理措施:先將場地夯實(shí)平整,軌道枕木宜均勻著地;安裝鉆機(jī)時(shí)要求轉(zhuǎn)盤中心與鉆架上起吊滑輪在同一軸線,鉆桿位置偏差不大于20cm.在不均勻地層中鉆孔時(shí),采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)。進(jìn)入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時(shí),鉆速要打慢檔。另外安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的簡單有效的方法。鉆孔偏斜時(shí),可提起鉆頭,上下反復(fù)掃鉆幾次,以便削去硬土,如糾正無效,應(yīng)于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上,重新鉆進(jìn)。

2.4 樁底沉渣過多造成原因及處理措施

①造成原因:檢查不夠認(rèn)真,清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔;泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起;鋼筋籠吊放過程中,未對準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔后,待灌時(shí)間過長,致使泥漿沉積。

②處理措施:成孔后,鉆頭提高孔底10-20cm,保持慢速空轉(zhuǎn),維持循環(huán)清孔時(shí)間不少于30分鐘。將孔底殘留的沉渣清理干凈,清孔后還須將換漿,將孔內(nèi)含砂量大、泥漿性能差、容易在孔底沉淀的砂漿換成性能好、并能確保在換漿完畢到砼灌這段時(shí)間內(nèi),孔底不產(chǎn)生或少產(chǎn)生沉淀物的泥漿,待有關(guān)單位驗(yàn)槽合格后方能下鋼筋籠鋼筋籠吊放時(shí),使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁?？刹捎娩摻罨\冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度,減少空孔時(shí)間,從而減少沉渣。下完鋼筋籠后,檢查沉渣量,如沉渣量超過規(guī)范要求,則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求。開始灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為30～40mm,應(yīng)有足夠的混凝土儲備量,使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達(dá)到清除孔底沉渣的目的。

3 灌注過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及預(yù)防措施

3.1 卡管

①造成原因:初灌時(shí),隔水栓堵管;砼和易性、流動(dòng)性差造成離析;砼中粗骨料粒徑過大;各種機(jī)械故障引起混凝土澆筑不連續(xù),在導(dǎo)管中停留時(shí)間過長而卡管;導(dǎo)管進(jìn)水造成混凝土離析等。

②處理措施:使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配,同時(shí)具有良好的隔水性能,保證順利排出。砼必須具備良好的和易性,坍落度宜為18～22cm,粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4,且應(yīng)小于40mm,為改善砼的和易性和緩凝,水下砼宜摻外加劑。應(yīng)確保導(dǎo)管連接部位的密封性,導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓,試水壓力為0.6～1.0MPa,以避免導(dǎo)管進(jìn)水。

3.2 鋼筋籠上浮

(1)造成原因:1)砼初凝和終凝時(shí)間短,孔內(nèi)砼過早結(jié)塊,當(dāng)砼面升至鋼筋骨架底時(shí),結(jié)塊的砼托起鋼筋骨架;2)清孔時(shí)孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多,灌注過程中砂粒會(huì)沉淀在砼面上,形成較密實(shí)的砂層,并隨孔內(nèi)砼逐漸升高,當(dāng)砂層上升至鋼筋骨架底部時(shí)托起鋼筋骨架;3)砼灌注至鋼筋骨架底部時(shí),灌注速度太快,造成鋼筋骨架上浮。

(2)處理措施:鋼筋籠應(yīng)定位準(zhǔn)確,并與孔口固定牢固。應(yīng)隨時(shí)掌握砼澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深,當(dāng)砼埋過鋼筋籠底端2～3m時(shí),應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。導(dǎo)管埋置深度宜保持在2～4m,嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出砼面。當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時(shí),應(yīng)立即停止灌注砼,并準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆砼面的標(biāo)高,提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆注,上浮現(xiàn)象即可消失。

3.3 首灌砼方量不足

①原因:由于計(jì)算不準(zhǔn)確及導(dǎo)管長度沒有量準(zhǔn),導(dǎo)致樁底能漿現(xiàn)象。

②處理措施:準(zhǔn)確計(jì)算首灌砼方量(首批砼數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度1.0m以上)。

首批砼灌注對于水下灌注樁來說至關(guān)重要,因而漏斗的大小必須充分考慮首批砼數(shù)量后制作。首批砼灌注時(shí),漏斗下端口須設(shè)球栓,以鉆機(jī)吊住,砼裝滿漏斗后,鉆機(jī)提起球栓,砼立即沉入孔底,排開泥漿及沉渣,迅速埋住導(dǎo)管下口,完成首批砼灌注。灌注水下砼時(shí)要緊湊、連續(xù)進(jìn)行,導(dǎo)管提升過程中,下管口在砼內(nèi)的埋深控制在2～6m。水下砼灌注過程中由專人經(jīng)常測量孔內(nèi)砼高度,及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深,并填寫水下砼灌注記錄?？變?nèi)砼灌注至孔頂標(biāo)高后(要求比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出1m),必須確認(rèn)砼表面泥漿已經(jīng)完全排出后方可終止灌注。

3.4 斷樁

(1)造成原因:

①混凝土塌落度太小,骨料太大,運(yùn)輸距離過長,混凝土和易性差,致使導(dǎo)管堵塞,疏通堵管再澆筑混凝土?xí)r,中間就會(huì)形成夾泥層。

②計(jì)算導(dǎo)管埋深時(shí)出錯(cuò),或盲目提升導(dǎo)管,使導(dǎo)管脫離砼面,再澆筑混凝土?xí)r,中間出現(xiàn)夾泥層。

③鋼筋籠將導(dǎo)管卡住,強(qiáng)力拔管時(shí),使泥漿進(jìn)入混凝土中。

④灌注時(shí)間過長,而上部砼已接近初凝,形成硬殼,而且隨時(shí)間增長,泥漿中殘?jiān)鼘⒉粩喑恋?從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物,造成混凝土灌注極為困難,造成堵管與導(dǎo)管拔不上來,引發(fā)斷樁事故。

⑤導(dǎo)管接頭處滲漏,泥漿進(jìn)入管內(nèi),混入混凝土中。

⑥混凝土供應(yīng)中斷,不能連續(xù)澆筑,中斷時(shí)間長,造成堵管事故。(2)處理措施:

①成孔后,必須認(rèn)真清孔,一般要2次清孔,清孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定,清孔后要及時(shí)灌注砼,避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。

②灌注砼前要準(zhǔn)確算出全孔及首次砼灌注量。應(yīng)隨時(shí)控制砼面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深,提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠,并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

③砼應(yīng)有良好的和易性和流動(dòng)性,坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求。要求灌注過程連續(xù)、快速,準(zhǔn)備灌注的砼要足量,在灌注砼過程中應(yīng)避免停電、停水。確保導(dǎo)管的密封性,導(dǎo)管的拆卸長度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量控制應(yīng)注重預(yù)防為主,做好事前控制,也就要做好各種風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測,對可能出現(xiàn)的施工問題都須充分考慮,并制定相應(yīng)的防范措施,就一定能夠防止鉆孔灌注樁出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷,發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)、承載力大等優(yōu)點(diǎn),做出合格滿意的工程。