公路橋梁鉆孔灌注樁塌孔斜孔成因分析及防治措施

(南平高速建設(shè)有限公司，南平353000)

公路橋梁鉆孔灌注樁塌孔斜孔成因分析及防治措施

■李靖

(南平高速建設(shè)有限公司，南平353000)

本文以建陽水吉大橋為工程實例，分析了公路橋梁鉆孔灌注樁施工中出現(xiàn)的塌孔斜孔成因，并提出預(yù)防措施和解決方法，為類似問題處理提供借鑒。

公路橋梁鉆孔樁處理對策防治措施

0 引言

鉆孔灌注樁是指采用不同的鉆孔方法，在土體中形成一定直徑的井徑，達到設(shè)計標高后，將鋼筋骨架(籠)吊入井孔中，灌注混凝土形成的樁基礎(chǔ)，是當前橋梁施工中被廣泛采用樁基形式。它可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層(如各類黏性土、砂土、碎礫石土、風(fēng)化巖及多夾層的巖層)對地基進行加固處理,具有承載力適應(yīng)范圍廣、施工機具簡單、施工安全性好等諸多優(yōu)點。同時鉆孔灌注樁也存在著施工環(huán)節(jié)較多,技術(shù)要求高,工藝較復(fù)雜,人為因素的影響較大等劣勢,稍有不慎則會導(dǎo)致至發(fā)生塌孔、斜孔和鋼筋籠上浮偏位等質(zhì)量通病，以致產(chǎn)生病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故,危及樁基工程的安全。

1 工程概況及地質(zhì)情況

寧德至武夷山高速公路水吉互通連接線的建陽市水吉大橋工程，橋長487m，寬度18m，設(shè)計速度60km/h。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)T梁，(16×30)m；最大橋高約15m，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，樁基礎(chǔ)。基礎(chǔ)設(shè)計全部采用鉆孔灌注樁，樁徑有150cm與180cm二種，共有孔樁39根，最長孔樁深40m。

橋區(qū)覆蓋層為殘坡積層(Qe1+d1)粘土，沖、洪積層(Qa1+p1)卵石土。下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3s)泥巖、砂巖及蓬萊組(J3p)砂巖、泥巖。巖石受風(fēng)化程度深，差異風(fēng)化明顯，剝蝕較嚴重，巖體較破碎，按巖體風(fēng)化及破碎程度劃分為強、中風(fēng)化兩層。

2 鉆孔灌注樁塌斜孔成因分析

在鉆孔灌注樁施工中常遇的通病有以下幾點：(1)樁孔不圓，成梅花形，掏渣筒下入困難；(2)鉆孔偏斜；(3)沖擊鉆被卡提不起來；(4)鉆頭脫落；(5)孔壁坍塌；(6)吊腳樁；(7)流砂(沖孔時大量流砂涌塞孔底)。在施工過程中，對于在水中樁施工，塌孔和斜孔現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，這直接影響鉆孔灌注樁質(zhì)量。

2.1 塌孔

塌孔是在成孔過程中孔壁出現(xiàn)局部坍落的現(xiàn)象。在鉆孔過程中，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒細密的水泡，就表示有孔壁塌陷跡象。此時，出渣量顯著增加卻不見鉆頭進尺，隨之鉆孔負荷顯著增加，泥漿泵壓力突然上升，極易造成憋泵。所以一旦塌孔，鉆孔便無法正常進行，由此易造成掉鉆、埋鉆事故。

2.1.1 塌孔成因

塌孔原因主要有：

(1)在有砂卵石、卵石或流塑淤泥質(zhì)土夾層中成孔，這些土層不能直立而塌落。(2)土質(zhì)松散，泥漿相對密度不夠，泥漿護壁不好，使孔壁未形成堅實的泥皮狀態(tài)。(3)松軟地質(zhì)層鉆進過快或回轉(zhuǎn)速度過快，空鉆時間過長，或沖程太大。(4)護筒埋置過淺，周圍未用粘土緊密填封，下端護筒孔口漏水、或孔口長期浸泡松軟。(5)成孔后沒有及時澆筑混凝土，待灌時間過長或者下鋼筋籠時掛破孔壁而造成樁孔坍塌。

2.1.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)采取有效措施消除不良地層的影響。對于雜填土地層，當雜填土比較薄時，可以直接挖除，再用鋼護筒進行護壁；當雜填土比較厚時，可以通過調(diào)整鉆探工藝來防止其塌孔。(2)重視護筒埋設(shè)環(huán)節(jié)，在松散易坍的土層中，護筒的埋置深度適當加大，周圍必須用粘土緊密填封，確保護筒埋置穩(wěn)固、嚴密。(3)選用優(yōu)質(zhì)泥漿，隨時注意控制泥漿比重，在松散粉砂土或流砂中鉆孔時，應(yīng)選用較大比重、粘度的泥漿。選用優(yōu)質(zhì)粘土制作泥漿，要求粘土中不得含有沙石等雜質(zhì)，對泥漿的相對密度、粘度、膠體率進行嚴格控制，使其各項指標均達到合格。(4)控制孔內(nèi)水位，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位，地域性水位變化過大時，采取增高水頭、提高護筒等方式保證水頭的穩(wěn)定。(5)嚴格控制鋼筋籠吊放施工，在搬運、吊裝過程中，為了防止出現(xiàn)變形，需要將其對準孔位，從而使鋼筋籠能夠緩慢、順直、勻速地下落，注意避免碰觸孔壁，加快鋼筋籠的焊接速度，縮短沉放的時間。(6)嚴格掌握成孔與灌注的時間差，防止軟土地層釋放應(yīng)力，保證在地層發(fā)生蠕變前完成鉆孔灌注混凝土。灌注砼時，提高導(dǎo)管的拆裝效率，盡可能縮短砼的灌注時間。

2.2 斜孔

斜孔是指成孔后出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲，斜樁斜度超出規(guī)范范圍或樁位偏離設(shè)計樁位。往往會在遇到地層巖面傾斜或者大孤石或者探頭石或者土層軟硬無規(guī)律的時候出現(xiàn)。當樁孔垂直偏差大于樁深度的1/100時，樁基在豎直方向上的承載力會下降，或造成灌注樁施工時鋼筋籠難以吊入。

2.2.1 偏斜原因

偏斜原因主要有：

(1)鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，鉆機底座未安置水平或是產(chǎn)生不均勻沉降。(2)鉆孔中遇有較大孤石或探頭石。(3)作業(yè)時，鉆桿彎曲，接頭不正。(4)軟硬地層交界處，巖面材質(zhì)硬度相差懸殊，巖面松軟側(cè)鉆進，或巖層呈斜狀分布或遇卵石層，鉆頭受力不均造成偏斜。

2.2.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)因鉆機傾斜方面造成的，安裝鉆機時要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，使滑輪軸、護筒中心、樁位三者在一條垂直線上，并經(jīng)常檢查校正。已造成偏斜的應(yīng)當先移開鉆機，檢查鉆孔壁的實際情況，如果鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應(yīng)加固處于施工范圍以內(nèi)的地基，加大鉆機支撐面積，而后，重新安裝鉆機并開展恢復(fù)施工。

(2)因地質(zhì)構(gòu)造引起的，如遇到不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時，先明確分析巖層的走向，而后采用相應(yīng)的回填材料(回填材料一般為片石加粘土等組成的混合物)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，并應(yīng)采用自重大的鉆機，施工時應(yīng)控制進尺，低速鉆進。

(3)偏斜較小時，確定偏斜位置，在偏斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔，以便削去硬土，使孔正直；偏斜嚴重時，應(yīng)回填粘土、片石等組合材料到偏斜處0.5m以上，待沉積密實后再繼續(xù)鉆進，也可以在開始偏斜處設(shè)置少量炸藥(少于1kg)爆破，然后用砂礫石和片石等回填到該位置以上1m左右，待沉積密實后重新沖鉆。

3 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工看似簡單，實際還是包含很多技術(shù)內(nèi)涵，既要有經(jīng)驗的工人，也需要有懂行的管理者。應(yīng)根據(jù)已探明的地質(zhì)情況防患于未然，遇到問題時應(yīng)該冷靜分析發(fā)生問題的原因，然后對癥下藥，否則很難保證灌注樁施工質(zhì)量、安全與進度。在橋梁工程的施工中，鉆孔樁是基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量將直接影響公路橋梁的承重性、耐久性。而在實際的施工過程中，鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量會受到多種因素的干擾和制約，因此，在施工之前對這些質(zhì)量通病進行分析并采取預(yù)防措施，在施工中精心安排、科學(xué)組織、合理排序，對可能出現(xiàn)的問題制定切實有效的防范措施，就能確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，只有這樣樁基的質(zhì)量控制才能得到保證。最終保證該建設(shè)環(huán)節(jié)的工程質(zhì)量，為工程整體質(zhì)量的合格奠定基礎(chǔ)。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗評定標準(第一冊)土建工程.

[2]中華人民共和國行業(yè)標準.JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[3]吳漢斌.鉆孔樁施工中泥皮的分析及措施[J].建筑技術(shù)，2014(S1): 45-46.

[4]沈忠武.鉆孔樁施工中鋼筋籠偏位及斷樁處理方法.鐵道工程學(xué)報，2009.5(5):13-15.

[5]賈歡歡.沖擊鉆鉆孔灌注樁施工中事故原因分析及其預(yù)防措施.國防交通工程與技術(shù)，2008，8(增刊二):26-28.