探討沖孔樁施工幾種質(zhì)量事故及補救措施

官登南

沖孔樁施工是橋梁工程中應用較多的一種樁基成孔施工工藝，但同時也容易發(fā)生多種質(zhì)量事故，本著以施工實踐為基礎，探討幾種常見且危害較大的質(zhì)量事故及其補救措施。

沖擊式鉆孔灌注樁施工是眾多鉆孔灌注樁施工方法的一種，因具備施工技術成熟、適用多種地質(zhì)條件、性價比高、操作簡單等多種優(yōu)點，在橋梁工程中應用最為普遍。雖然具備諸多優(yōu)點，然而這種施工技術容易因為管理不善、工人操作不當、不利的地質(zhì)條件、機械故障等原因在成孔和在灌注混凝土過程中容易出現(xiàn)多種質(zhì)量事故，如沒有及時采取補救措施，不僅會造成經(jīng)濟損失及工期延誤，還會為樁基工程留下嚴重的質(zhì)量缺陷。

一、成孔過程中出現(xiàn)塌孔、卡（埋）錐等情況

1.塌孔屬于比較常見的質(zhì)量事故

事故原因：（1）泥漿相對密度不夠或其他性能指標不滿足要求，孔壁未能形成堅實泥皮。（2）地面孔口位置堆放重物或護筒埋深不夠（未能進入穩(wěn)定地層不少于1m）。（3）出渣后沒有及時補漿，或孔內(nèi)水流失嚴重造成孔內(nèi)水頭不夠形成承壓水。（4）沖錐或鋼筋籠碰撞孔壁，如遇不穩(wěn)定地質(zhì)情況，可形成較大的塌孔。

補救措施：塌孔發(fā)生后，應分析原因，制定具體的補救措施，如塌孔位置發(fā)生在孔口位置，嚴重時應拆除護筒并回填土方，重新按照要求埋置護筒。如在孔內(nèi)發(fā)生塌孔，應判斷位置，回填黃土和砂至塌孔處，塌孔情況嚴重時，應等回填物密實后再重新成孔施工。如在孔內(nèi)發(fā)生較輕微塌孔，一般可不作特別處理。

2.卡（埋）錐

事故原因：（1）因為樁孔孤石凸出（探頭石）或巖層突變的區(qū)域會導致卡錐問題出現(xiàn)。（2）錐頭磨損嚴重，沒有及時補焊，造成孔身部分位置孔徑大小不一，而錐頭補焊（增大錐頭直徑）后，錐頭容易卡在直徑小的地方。（3）在機械故障或其他原因停止鉆進時，沒有提起錐頭，時間一長，因塌孔或泥漿沉淀，造成埋錐。

補救措施：（1）可放松并大幅度擺動纜繩使錐頭擾動或松動再往上拉，也可使用小錐頭把探頭石沖碎或沖落，再提起錐頭。（2）也可以使用小錐頭反復沖擊直徑偏小處，修正孔身后，再提起錐頭。（3）可使用吸泥機或沖抓錐清理鉆渣，也可以使用高壓水管沖擊孔底置換泥漿加以處理。強力提起前須加上保護繩，防止斷繩而發(fā)生掉錐頭事故。（4）對于更為嚴重的卡錐情況，還可以采用水下爆破提錐法，引爆少量（少于1kg)的防水炸藥，震松錐頭。

二、灌注混凝土過程中出現(xiàn)串孔、堵管、鋼筋籠上浮等情況

1.串孔大部分是因為違規(guī)施工或遇到未探明的軟弱地層

工程案例：園博園橋梁工程2 號橋左幅橋5 號承臺樁基，地質(zhì)情況從上往下分布為：3m 的淤泥層+2m 中粗砂層+8m 砂質(zhì)粘性土層+8m 的全風化花崗巖層+12m的弱風化花崗巖層+18m 的強風化花崗巖層。設計為2根 41m 長直徑為1.6m 的摩擦樁，編號分別為L5 及R5，在L5 樁基鋼筋籠安放到位并開始灌注混凝土時，R5 樁孔已成孔30m，處于停機狀態(tài)，在L5 樁基灌注混凝土面距樁底25m 高時，發(fā)現(xiàn)R5 樁孔水位上升并浮出水泥漿，同時L5 樁孔水位下降，混凝土面上升異常緩慢。經(jīng)判斷確定發(fā)生串孔事故。

事故原因：施工人員根據(jù)地質(zhì)勘察報告判定，兩個樁基位置地質(zhì)情況較好，為了搶工程進度，違規(guī)安排兩根相鄰樁基同時開孔施工。

補救措施：因不能確定串孔具體位置，只能采用間歇式澆注混凝土，首先要保證L5 樁混凝土面不下降（滿足導管的埋管深度），同時安排機械回填土方至R5 樁孔，待R5 樁孔土方回填了5m 左右，R5 樁孔水位停止上升并停止浮漿，L5 號樁混凝土面正常上升，直至混凝土澆筑完成。待L5 樁基混凝土強度達到設計要求的75%以后，對R5 樁重新成孔。成樁后對L5 樁身進行了超聲波及取芯檢測，均滿足設計標準要求，成功處理了串孔的突發(fā)事故。

事故分析：首先施工方違規(guī)在相鄰的樁基同時開孔施工，沒有滿足完成混凝土灌注后36 個小時或4 倍直徑的距離要求。其次，初步判斷，串孔位置最有可能發(fā)生在距樁底11m-16m 高之間，根據(jù)地質(zhì)勘查報告，該區(qū)域?qū)儆谌躏L化花崗巖層，屬于穩(wěn)定地層區(qū)域，可能該區(qū)域有局部地層突變的情況，存在軟弱地層，沒有被勘測出來。

2.堵管

事故原因：（1）首灌的時候，不合格的隔水栓卡在導管導致堵管。（2）導管接口處進水或混凝土的流動性、和易性差造成混凝土離析，或混凝土中粗骨料直徑太大。（3）機械故障或其他原因?qū)е聺沧⒒炷林袛?，或澆注混凝土時間持續(xù)過長，混凝土在到導管中已初凝導致堵管。

補救措施：采用抖動導管或在導管上附著振動器振動的方式，還可以使用加長鋼筋伸入導管沖搗混凝土的方式使混凝土下落。如一系列辦法都沒有效果，而已澆注混凝土量不大時，只能提起導管、鋼筋籠，重新清孔。如已澆注的混凝土量較大時，可采用更換導管在導管底端設置隔水栓，并將導管插入混凝土面以下不少于2m 的位置，重新灌注混凝土，但這種辦法發(fā)生斷樁的風險較高，對導管底部隔水栓的設置和工人的操作熟練程度有較高的要求。

3.鋼筋籠上浮

事故原因：（1）混凝土灌注時間過長，先灌注的混凝土已經(jīng)初凝，產(chǎn)生與鋼筋籠較大的摩擦力，從而導致鋼筋籠上升。（2）混凝土表面接近鋼筋籠底部時，而混凝土灌注速度過快，混凝土下落沖出形成向上的反沖力大于鋼筋籠的重量時，有可能發(fā)生抬升鋼筋籠情況。（3）導管和鋼筋籠發(fā)生溝掛情況。

補救措施：如發(fā)生鋼筋籠上浮情況，應及時停止灌注混凝土，觀察鋼筋籠是否有緩慢下落，如沒有，可以采用施加重力使鋼筋籠下落至設計位置后，把鋼筋籠用焊接方式固定在護筒上。同時判斷鋼筋籠上浮原因，加快或放慢混凝土灌注速度，或移動導管使其與鋼筋籠脫離鉤掛情況。

三、成樁后出現(xiàn)樁身夾渣或斷樁

夾渣或斷樁屬于比較嚴重的質(zhì)量事故，甚至能造成樁基報廢。如檢測出缺陷問題，應根據(jù)客觀情況，會同相關單位共同研究，考慮各種辦法的可行性、經(jīng)濟成本、效果和工期等原因來選擇最為合適的處理辦法。

事故原因：（1）沒有達到規(guī)范要求的清孔質(zhì)量或下放鋼筋籠時與孔壁碰撞造成沉渣太厚。（2）封底失敗,首灌混凝土沒有達到導管的埋深要求。（3）灌注過程中，混凝土表面標高測量失誤,出現(xiàn)導管拔離混凝土情況。（4）導管密封不良導致進水、坍落度過大造成混凝土離析。（5）樁基混凝土強度不夠。（6）混凝土灌注時間太長，先灌注的混凝土已初凝，后灌的混凝土沖破上層已初凝的混凝土，在兩層混凝土之間夾有泥漿。

補救措施：對于經(jīng)聲波透射檢測確認有質(zhì)量問題的樁基，會再采用“取芯法”鉆2 個孔取出“芯樣”加以鑒定，要根據(jù)具體的情況和條件，及時采取合理經(jīng)濟的補救措施。常用的補救措施包含以下幾種。

（1）灌漿法,針對樁身混凝土局部性的缺陷問題，如部分位置出現(xiàn)蜂窩、離散或局部輕微夾渣等情況，可使用灌漿法處理，利用取芯留下的2 個孔（孔深達到補強位置以下1m，嵌巖樁則要求達到基巖），一個作為壓漿口，一個作為出漿口，先用高壓水泵壓入清水，清理雜質(zhì)，再用壓漿泵壓入水灰比為0.8 的純水泥漿（宜用425 號水泥），待孔內(nèi)清水壓出來后，再用水灰比0.5 的濃水泥漿壓入，直至排出的水泥漿和壓入的水泥漿稠度相同，保持壓漿壓力0.7 ～0.8MPa,穩(wěn)壓保持至少20min 以上，保證水泥漿液充分有效滲透擴散。待水泥漿試塊達到設計強度后，應對樁基再一次取芯檢測，如缺陷問題已處理合格，可交付使用。

（2）挖樁補強法，樁身混凝土存在嚴重夾渣、斷樁等情況，且缺陷位置不深，經(jīng)過成本測算，如合理，可使用人工在樁身鉆孔至缺陷位置再重新灌注同強度混凝土處理。

（3）補加樁法，對于樁基有嚴重缺陷且位置比較深時，同時場地允許的情況下，經(jīng)設計變更，可采用在樁基邊上補加樁的一種處理辦法。

（4）重新成樁法，對于有嚴重缺陷且缺陷位置較深的樁基，又不能用補樁法或其他辦法處理時，只能讓這根樁基報廢，在原位置重新成孔灌注混凝土。

工程案例：草龍路改建工程，為公路工程項目，含橋梁一座，其0 號橋臺T3 號樁基為直徑1.2m 的摩擦樁，成樁后做超聲波檢測時，底部至1m 高位置，存在聲速增大、波幅衰落、波形畸變的情況，判斷T3 號樁基底部混凝土質(zhì)量較差，進一步對該樁基做取芯檢測，發(fā)現(xiàn)該位置存在夾渣狀況，會同業(yè)主、監(jiān)理、設計、地勘等單位研究后，決定對該樁基采用以上的灌漿法處理。待處理完畢水泥漿硬化后，對該樁基再一次做取芯檢測，夾渣情況已經(jīng)排除，經(jīng)相關單位驗收認定合格。

四、結語

沖孔樁施工中發(fā)生質(zhì)量事故的原因有很多，如果能嚴格按照規(guī)范施工，加強作業(yè)人員的技能培訓，掌握相關事故的應急補救措施，不僅可以減少很多的質(zhì)量事故，能為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益，更重要的是能為社會交付優(yōu)質(zhì)的基礎工程，為社會基建發(fā)展夯實根基。