橋梁鉆孔灌注樁施工病害防治

董 戰(zhàn) 營(yíng)

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

鉆孔灌注樁是橋梁施工中常見(jiàn)的樁基類型，適應(yīng)性廣，適合在各種地層中施工，樁長(zhǎng)、樁徑選擇范圍大，單樁承載力高，但施工工藝相對(duì)復(fù)雜，影響樁基質(zhì)量的因素較多，施工質(zhì)量控制難度較大。本文針對(duì)橋梁鉆孔灌注樁施工常見(jiàn)病害及其預(yù)防措施進(jìn)行了闡述，為提高鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量提供參考。

1 鉆孔傾斜

橋梁樁基在施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)鉆孔傾斜的情況，可能會(huì)對(duì)橋梁的穩(wěn)定性帶來(lái)一些不利的影響，發(fā)生病害的原因可能是：

1)鉆機(jī)平臺(tái)未嚴(yán)格夯實(shí)，設(shè)備安裝不穩(wěn)固，天輪與孔位中心線不在一條直線上。

2)鉆桿的直徑和壁厚不足，導(dǎo)致剛度較差，彎曲接頭安裝位置不正。

3)樁基較長(zhǎng)時(shí)，不同深度的地質(zhì)情況可能發(fā)生較大變化，在軟硬不均勻處鉆孔會(huì)導(dǎo)致鉆桿受力不均。

4)鉆孔過(guò)程中遇到大塊孤石，導(dǎo)致鉆頭發(fā)生擺動(dòng)偏離孔位中心線。

5)在松軟地層中未能有效控制鉆壓和轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致鉆孔速度過(guò)快。

針對(duì)上述病害成因，可采取以下施工措施解決：

1)鉆孔傾斜幅度很小時(shí)，可采取反復(fù)掃孔的方式，將傾斜部分的孔徑略微擴(kuò)大，以滿足設(shè)計(jì)允許的傾斜度。

2)傾斜情況較為嚴(yán)重時(shí)，可對(duì)傾斜部分填孔處理，等完全沉淀后，再次鉆孔。

為了避免鉆孔傾斜，可采取如下預(yù)防措施：

1)安裝鉆機(jī)前整平場(chǎng)地，換填松軟的基礎(chǔ)。調(diào)整鉆機(jī)的垂直度，使天輪、鉆頭和孔位的中心保持一致，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)校正。

2)鉆桿和彎曲接頭要仔細(xì)檢查，保證鉆桿直徑和壁厚滿足施工需要，發(fā)現(xiàn)不符合要求的及時(shí)更換。

3)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況有較大變化時(shí)，采取減壓鉆進(jìn)的方法，盡可能保證鉆桿受力均勻。

4)及時(shí)檢查孔位的偏斜情況，輕微偏斜時(shí)可采取反復(fù)掃孔的方式糾正，嚴(yán)重偏孔時(shí)必須回填后重新鉆孔處理。

5)根據(jù)不同的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆進(jìn)參數(shù)，不用過(guò)高的轉(zhuǎn)速。

2 中心偏位超限

樁基混凝土灌注后，實(shí)際中心點(diǎn)和設(shè)計(jì)中心點(diǎn)之間經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一定偏差，樁基中心偏位超出最大允許值后，可能會(huì)產(chǎn)生廢樁的嚴(yán)重后果。

為了避免樁基中心偏位超限，可采取如下預(yù)防措施：

1)提高測(cè)量的準(zhǔn)確度和精度。測(cè)量人員采用全站儀放樣定位后，質(zhì)檢人員可采用鋼卷尺利用臨近樁基點(diǎn)位對(duì)本樁進(jìn)行復(fù)核，檢查兩次測(cè)量結(jié)果是否一致。

2)樁基施工人員必須熟練掌握樁位引測(cè)的技巧，確保樁基中心不偏位。

3)提高護(hù)筒埋設(shè)質(zhì)量和精度。要確保護(hù)筒埋設(shè)牢靠，保證施工過(guò)程中護(hù)筒不移動(dòng)。

4)鉆機(jī)就位后，必須由專業(yè)人員再次進(jìn)行樁位復(fù)測(cè)，確保成孔不偏位。

5)保證鋼筋籠定位準(zhǔn)確、固定牢靠。

樁基中心發(fā)生偏位時(shí)，可采取以下施工措施解決：

1)鋼筋籠的偏位沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，但混凝土的偏位超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)，需要探明樁基混凝土哪一側(cè)的保護(hù)層偏小，對(duì)偏小的一側(cè)適當(dāng)加厚澆筑混凝土即可。

2)當(dāng)鋼筋籠偏位超限，混凝土偏位不超限時(shí)，要計(jì)算出鋼筋籠的偏位值，將鋼筋籠偏位值不小于8倍的范圍按照接樁的要求來(lái)處理。

3)鋼筋籠及混凝土偏差均超過(guò)設(shè)計(jì)要求值時(shí)，如高度較小，可采用接樁的方法來(lái)處理；如高度較高，可采用增加蓋梁或蓋梁鋼筋的方法來(lái)處理。

3 坍孔

坍孔最顯著的特征是孔內(nèi)水位以不正常的速度急劇下降，出渣量明顯增加但進(jìn)尺幾乎不變，造成坍孔的原因可能是下列幾項(xiàng)：

1)拌制的泥漿不合格，稠度偏小，沒(méi)有形成較為堅(jiān)實(shí)的護(hù)壁泥皮，致使孔壁出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

2)護(hù)筒埋設(shè)深度不足，底部或周邊接縫處有滲漏通道，造成孔內(nèi)泥漿水頭偏小，對(duì)孔壁壓力過(guò)小導(dǎo)致坍孔。

3)在松軟的砂層中鉆進(jìn)速度過(guò)快，泥漿護(hù)壁形成較慢，孔壁滲水。也有可能是提住鉆頭鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)速度過(guò)快，空轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)。

4)受外界干擾被迫中斷鉆孔，未能及時(shí)恢復(fù)施工，致使孔內(nèi)泥漿水頭壓力不足，未能有效保護(hù)孔壁。

5)吊裝鋼筋籠時(shí)未能保持垂直，碰撞孔壁所致。

6)清孔后未能及時(shí)灌注混凝土，等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

針對(duì)坍孔的成因，可采取以下預(yù)防措施：

1)針對(duì)不同的地層情況，選用合適的泥漿比重、泥漿粘度和鉆孔速度。如遇砂層時(shí)，可提高泥漿稠度并適當(dāng)降低鉆進(jìn)速度。

2)旱地處護(hù)筒可采用挖坑埋設(shè)法，護(hù)筒周邊應(yīng)回填碾壓密實(shí)。水下沉入護(hù)筒時(shí)，銜接處應(yīng)密封完好，避免漏水。

3)孔外河水位有較大起伏時(shí)，應(yīng)增加護(hù)筒高度，保持孔內(nèi)外壓力相對(duì)穩(wěn)定。

4)鉆孔應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免長(zhǎng)時(shí)間中斷。

5)汽車吊操作手應(yīng)持證上崗并具有熟練的施工經(jīng)驗(yàn)，另外安排責(zé)任心強(qiáng)的人員指揮，確保吊裝鋼筋籠時(shí)保持垂直，避免碰撞孔壁。

6)不具備灌注混凝土條件時(shí)，暫時(shí)不要清孔，避免降低泥漿比重。

發(fā)現(xiàn)坍孔情況后，應(yīng)查明原因，便于針對(duì)不同情況采取相應(yīng)的處置措施，根據(jù)嚴(yán)重情況可采取以下三種方法：

1)發(fā)生輕微坍孔時(shí)，可加大泥漿比重，提高泥漿水頭。

2)坍孔深度不大時(shí)，可加大護(hù)筒埋設(shè)深度，夯實(shí)基礎(chǔ)后重新開(kāi)鉆。

3)若坍孔嚴(yán)重，應(yīng)立即采用粘土回填，必要時(shí)移走鉆機(jī)，待回填穩(wěn)定后再重新開(kāi)鉆。

4 護(hù)壁泥漿泄露

鉆孔過(guò)程中或結(jié)束后，泥漿向孔外泄露的原因可能是以下幾方面：

1)鉆孔時(shí)遇到地下豐水層，流動(dòng)性強(qiáng)，帶走護(hù)壁泥漿所致。

2)護(hù)筒接縫處未能妥善處理，存在滲漏通道。

3)孔內(nèi)外水頭差過(guò)大，導(dǎo)致泥漿對(duì)孔壁壓力過(guò)大，造成滲漿現(xiàn)象。

針對(duì)泥漿泄露成因，可采取以下處置方法：

1)根據(jù)透水層情況，調(diào)大泥漿稠度，也可以直接倒入粘土，均勻慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，維持孔壁穩(wěn)定。

2)護(hù)筒接縫處可采用防水材料密封，避免發(fā)生滲漏。

3)鉆孔時(shí)孔內(nèi)泥漿應(yīng)至少高出地下水位1.0 m以上；河水位漲落頻繁時(shí)，泥漿面應(yīng)高出孔外水位1.5 m以上。

5 孔底沉渣

孔底沉渣過(guò)厚對(duì)樁基承載力的影響較大，產(chǎn)生沉渣過(guò)厚的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1)吊放鋼筋籠時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或鋼筋籠碰撞了孔壁，造成孔壁坍塌。

2)鉆具底部變形或磨損過(guò)大，造成鉆孔殘?jiān)z留在孔底。

3)配置的泥漿性能不佳，泥漿含砂率偏高，護(hù)壁效果較差。

4)泥漿循環(huán)池和沉淀池未分開(kāi)，廢渣可能未充分沉淀經(jīng)循環(huán)池再次進(jìn)入孔內(nèi)。

5)成孔后未能及時(shí)灌注，泥漿發(fā)生沉淀。

針對(duì)沉渣過(guò)厚的問(wèn)題可采取以下措施進(jìn)行預(yù)防：

1)采用汽車吊安裝鋼筋籠時(shí)，保持對(duì)中、垂直，盡量避免碰撞孔壁；如果發(fā)現(xiàn)沉渣厚度超出了設(shè)計(jì)允許值，導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，需要再次清孔。

2)選擇質(zhì)量好的粘土，嚴(yán)格控制泥漿拌制的質(zhì)量；泥漿循環(huán)池和沉淀池要分開(kāi)設(shè)置，嚴(yán)禁混用。

3)灌注前做好施工準(zhǔn)備，混凝土的坍落度要保持在允許范圍內(nèi)；應(yīng)有備用的攪拌運(yùn)輸車，灌注開(kāi)始后，一定要連續(xù)地灌注，杜絕中途停灌的現(xiàn)象。避免中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致泥漿沉淀。

4)定期檢查鉆具是否出現(xiàn)變形或磨損，要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

6 縮孔與擴(kuò)孔

縮孔，是指樁基直徑在一定范圍內(nèi)縮小，施工中較少出現(xiàn)，縮孔會(huì)降低樁基的承載力，嚴(yán)重的必須處理。擴(kuò)孔，是孔壁坍塌造成的結(jié)果，如能達(dá)到設(shè)計(jì)孔深可不必處理，若因擴(kuò)孔導(dǎo)致繼續(xù)坍塌，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)孔深時(shí)，應(yīng)按坍孔處理。

縮孔可采用以下方法預(yù)防：

1)施工前，應(yīng)根據(jù)地勘資料判斷是否存在膨脹土夾層，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)粘土拌制泥漿，確保護(hù)壁效果。

2)鉆頭應(yīng)定期安排專人檢查，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)維修。

擴(kuò)孔可采用以下方法預(yù)防：

1)鉆機(jī)平臺(tái)應(yīng)碾壓密實(shí)，嚴(yán)格控制平整度；安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)固定牢靠；應(yīng)全程減壓鉆進(jìn)，避免鉆頭來(lái)回?cái)[動(dòng)。

2)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔速度，避免鉆速過(guò)快，影響護(hù)壁效果。

3)嚴(yán)格控制泥漿比重，確保孔內(nèi)水頭保持在合理范圍內(nèi)。

4)清孔后應(yīng)盡快灌注混凝土，避免孔壁長(zhǎng)時(shí)間浸泡在小比重泥漿中。

5)吊放鋼筋籠時(shí)，應(yīng)盡量居中，以免損傷護(hù)壁。

發(fā)現(xiàn)縮孔情況時(shí)，可反復(fù)掃孔，直至滿足設(shè)計(jì)孔徑要求。發(fā)現(xiàn)擴(kuò)孔情況時(shí)，應(yīng)立即查明具體原因，回填至擴(kuò)孔位置，暫停適當(dāng)時(shí)間后，重新鉆孔處理。

7 鋼筋籠吊裝彎曲變形

鋼筋籠吊裝時(shí)產(chǎn)生彎曲變形的原因主要有以下幾方面：

1)鋼筋籠在堆放、起吊和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中墊塊放置的數(shù)量偏少，造成鋼筋籠變形。

2)鋼筋籠安裝時(shí)不垂直，與孔壁有一定夾角，斜插入孔會(huì)損壞孔壁。

3)孔底沉渣未徹底清理，孔深不足導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)法就位。

針對(duì)鋼筋籠彎曲或上浮和下沉的成因，可采取以下處理方法：

1)鋼筋籠宜在施工現(xiàn)場(chǎng)就近選擇加工場(chǎng)地，盡量避免長(zhǎng)途運(yùn)輸，如現(xiàn)場(chǎng)不具備加工條件必須長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置加強(qiáng)箍筋，避免鋼筋籠變形；鋼筋籠加工時(shí)應(yīng)控制單段長(zhǎng)度，入孔時(shí)再焊接成整體。

2)墊塊大小和位置要根據(jù)鋼筋籠直徑和混凝土保護(hù)層厚度合理選擇。

3)孔底沉渣應(yīng)徹底清理干凈，孔深驗(yàn)收合格后再安裝鋼筋籠。

4)鋼筋籠安裝完成后，要采取措施，固定好位置。鋼筋籠通過(guò)隱蔽驗(yàn)收后再進(jìn)行灌注混凝土施工。

在施工過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)鋼筋籠發(fā)生上浮或下沉的情況，對(duì)于混凝土質(zhì)量較好的情況，可不予處理，但對(duì)于承受水平荷載的樁，應(yīng)驗(yàn)算彎矩是否超標(biāo)，采取相應(yīng)補(bǔ)強(qiáng)措施。

8 離析和斷樁

離析會(huì)導(dǎo)致樁基混凝土強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)甚至引起斷樁。產(chǎn)生離析和斷樁的原因主要有以下幾方面：

1)拌制的混凝土和易性較差，運(yùn)送至灌注現(xiàn)場(chǎng)前已發(fā)生離析。

2)灌注時(shí)導(dǎo)管內(nèi)漏水，導(dǎo)致水泥漿被帶走，漿液和骨料之間發(fā)生了分離。因處理漏水必須拔出導(dǎo)管，也可能造成斷樁。

3)灌注混凝土中途因故中斷，停頓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不得不將導(dǎo)管提離混凝土面造成斷樁。

4)灌注過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重坍孔，造成的斷樁。

5)因計(jì)算錯(cuò)誤，使導(dǎo)管下口距離孔底太低，使混凝土下落困難，造成首批混凝土與泥漿混合，未經(jīng)處理便繼續(xù)灌注，致使離析的混凝土留在樁體內(nèi)，灌注后極易形成斷樁。

離析和斷樁的預(yù)防措施：

1)保證混凝土的拌制質(zhì)量，保持較好的和易性。

2)根據(jù)灌注混凝土的方量，合理配置混凝土罐車的數(shù)量，運(yùn)輸過(guò)程中混凝土罐應(yīng)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)一步灌注到位。

3)要檢查導(dǎo)管是否完好，應(yīng)按照編號(hào)連接，準(zhǔn)確記錄每節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度，不可混用，避免灌注混凝土的過(guò)程中發(fā)生漏水漏氣的情況。

4)安排專人觀察河水位變化，監(jiān)控孔內(nèi)水頭有無(wú)異常變化，發(fā)現(xiàn)異常變化及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免坍孔。

5)為保證樁頂質(zhì)量，應(yīng)多灌注0.5 m左右，在接樁或承臺(tái)施工前，鑿除到新鮮混凝土面。

6)雨季施工時(shí)，應(yīng)采取防雨措施，避免暴雨淋入導(dǎo)管內(nèi)。

水下灌注混凝土，如樁基截面上存在夾泥層，會(huì)造成斷樁現(xiàn)象，這種事故使樁的完整性受到很大的損害，樁基強(qiáng)度大大下降。斷樁情況不嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)核算實(shí)際承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，如斷樁情況嚴(yán)重，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)樁處理。

9 結(jié)語(yǔ)

鉆孔傾斜、中心偏位超限、坍孔、孔底沉渣過(guò)厚、縮孔與擴(kuò)孔、鋼筋籠吊裝彎曲變形、離析和斷樁這些鉆孔灌注樁常見(jiàn)的施工病害，對(duì)橋梁的工程質(zhì)量造成了不同程度的影響，給橋梁的正常運(yùn)行帶來(lái)了安全隱患。為了打造優(yōu)良的橋梁工程，施工技術(shù)人員必須不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)上述常見(jiàn)施工病害防治措施，優(yōu)化施工工藝，保證橋梁的整體質(zhì)量。