公路橋梁鉆孔灌注樁斷樁的原因及防范對策分析

王勇

（黔南公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)有限公司，貴州 黔南 558000）

0 引言

公路橋梁是城市發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，而樁基是橋梁工程的施工關(guān)鍵點(diǎn)，也是施工難點(diǎn)，如果未能正確掌握施工技術(shù)，可能出現(xiàn)斷樁情況，導(dǎo)致工程工期延長、成本增加。當(dāng)前，在公路橋梁鉆孔灌注樁施工中，斷樁的主要形式包括如下四種，分別為混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土所充填、樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體、樁身中巖渣沉積成層并將混凝土樁上下分開、樁身出現(xiàn)空洞體。因此，在橋梁樁基施工過程中，施工單位需要結(jié)合以上因素采取防范對策。

1 常見的斷樁形式

在公路橋梁施工過程中，質(zhì)量控制是首要任務(wù)。合理采取質(zhì)量控制措施能夠有效減少鉆孔灌注樁斷樁問題。

施工期間任何環(huán)節(jié)存在問題都會對正常的施工進(jìn)度和質(zhì)量造成影響，且會影響項(xiàng)目建設(shè)效益。因此，施工單位需要嚴(yán)格遵守施工規(guī)范，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，消除隱患。然而，目前公路橋梁鉆孔灌注樁施工過程中依然存在斷樁問題，主要因素如下：

其一，灌注樁凝固問題。通常由于導(dǎo)管下孔距離過大或者混凝土凝固稀釋導(dǎo)致水灰比偏高，混凝土澆筑后因凝固不到位而斷樁。

其二，樁身中段問題。樁身中段凝固部分薄弱，在地下水活動達(dá)到一定程度或者管樁密封性不佳的情況下，會導(dǎo)致局部水灰比升高，進(jìn)而出現(xiàn)斷樁情況。

其三，樁體部位巖渣沉積過多，導(dǎo)致灌注樁混凝土分離，在澆筑環(huán)節(jié)如果管樁提升過多會導(dǎo)致混凝土外露，進(jìn)而引發(fā)斷樁問題。

其四，樁身出現(xiàn)空洞體。施工過程中如果直接從洞口傾倒混凝土，會出現(xiàn)離析情況并造成其凝固，之后部分部位會出現(xiàn)空洞，導(dǎo)致斷樁[1]。

2 斷樁問題發(fā)生的主要原因

斷樁的主要表現(xiàn)是鉆孔灌注樁進(jìn)行混凝土灌注期間，泥漿或者砂礫進(jìn)入水泥混凝土，導(dǎo)致混凝土被隔開形成兩段，混凝土出現(xiàn)變質(zhì)以及截面受損，難以達(dá)到受力要求。整體來看，斷樁的主要原因如下：

第一，混凝土的初凝與終凝時(shí)間偏短，導(dǎo)致混凝土上方結(jié)塊，樁身混凝土夾渣。如果埋管深度過大，灌注時(shí)間過長，會降低混凝土的流動性，增加與管壁的摩擦力，進(jìn)而出現(xiàn)斷樁情況。第二，管內(nèi)懸浮砂礫過多。在灌注過程中，砂礫回沉并在混凝土表面形成沉積砂層，影響混凝土正常上升。隨著混凝土沖破沉積砂層，部分砂礫和浮渣會進(jìn)入混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致樁身夾渣斷樁。第三，井壁坍塌。如果工程地質(zhì)情況偏差或者水位上漲，導(dǎo)致灌注期間井壁坍塌，也會引發(fā)斷樁現(xiàn)象。第四，混凝土強(qiáng)度不佳。如果混凝土用量不足或者配比不當(dāng)，也會導(dǎo)致斷樁。第五，混凝土的坍落度偏小、石料粒徑過大以及導(dǎo)管直徑偏小，會導(dǎo)致灌注期間導(dǎo)管堵塞，在混凝土初凝前導(dǎo)管未能疏通，導(dǎo)管提起后也會出現(xiàn)斷樁情況。第六，運(yùn)輸或者等待時(shí)間過長，造成混凝土離析，施工人員未能二次攪拌，導(dǎo)致灌注過程中骨料留在導(dǎo)管內(nèi)部，清理導(dǎo)管時(shí)容易出現(xiàn)斷樁情況。第七，由于水泥結(jié)塊，后續(xù)攪拌時(shí)未能將其打開，導(dǎo)致卡在導(dǎo)管內(nèi)部，如果未能在混凝土初凝前疏通，則會出現(xiàn)斷樁情況。第八，混凝土灌注期間出現(xiàn)塌孔，未能有效清理或者吸泥機(jī)未能徹底清理，會導(dǎo)致灌注過程中斷樁。第九，施工過程中計(jì)算錯(cuò)誤，使用的導(dǎo)管長度不足，導(dǎo)致底口和孔底的距離過大，灌注的混凝土不能埋住導(dǎo)管底部，由此出現(xiàn)斷樁。第十，提起導(dǎo)管時(shí)提拔過量，造成導(dǎo)管底部超過混凝土面，由此出現(xiàn)斷樁。第十一，提拔導(dǎo)管期間鋼筋籠卡住導(dǎo)管，混凝土初凝前未能提起，導(dǎo)致混凝土灌注停止，由此出現(xiàn)斷樁。總之，鉆孔灌注樁施工過程受多種因素影響，為避免斷樁問題，施工單位需要在灌注前做好準(zhǔn)備工作[2]。

3 公路橋梁鉆孔灌注樁斷樁處理技術(shù)

G552 線荔波至安龍公路獨(dú)山至平塘段災(zāi)毀恢復(fù)重建項(xiàng)目位于平塘縣境內(nèi)。在施工開挖爆破、地質(zhì)活動的影響下，鉆孔灌注樁出現(xiàn)了斷樁問題。由于路基下方為民房聚集區(qū)，為提高安全等級，將原有波形梁護(hù)欄設(shè)施更改為鋼筋混凝土護(hù)欄。該項(xiàng)目涉及49 處災(zāi)毀病害段治理，施工項(xiàng)目主要包括路基工程、路面工程、安全設(shè)施、預(yù)埋管線、綠化及環(huán)境保護(hù)設(shè)施。該項(xiàng)目主要技術(shù)措施如下：

3.1 灌注樁斷樁事故的判定

橋梁灌注樁工程是隱蔽工程，成樁后的長度、完整性、承載力無法通過肉眼直接觀察和判定，需要借助有效的檢測措施進(jìn)行分析。在實(shí)際檢測過程中，需要遵循如下原則：其一，檢測方法和頻率需要滿足驗(yàn)收規(guī)范；其二，檢測方法需要結(jié)合工程實(shí)際情況，并確保檢測方法易于操作；其三，所選擇的檢測方法要具有可靠性，可通過兩種方法相互驗(yàn)證，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性[3]。

根據(jù)施工進(jìn)度，檢測單位對40 根灌注樁進(jìn)行檢測，結(jié)合灌注樁樁身完整性，利用聲波射透法發(fā)現(xiàn)4根灌注樁質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，存在部分缺陷，其余36 根檢測合格，達(dá)到一類樁或二類樁標(biāo)準(zhǔn)。此外，檢測單位利用低應(yīng)變法對8 根灌注樁進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)有2 根灌注樁質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，其余6 根檢測合格，為一類或者二類灌注樁標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范，采取低應(yīng)變法檢測，發(fā)現(xiàn)這些灌注樁為三類樁標(biāo)準(zhǔn)，需要采用鉆芯法、靜載法、高應(yīng)變法加以檢測。需要注意，如果發(fā)現(xiàn)樁身等級偏低，且覆蓋范圍不能為設(shè)計(jì)方案變更提供支持，則需要改變原有的檢測方法，如最初采取聲波透射法時(shí)可改用鉆芯法。需要說明的是，抽芯孔位需要結(jié)合低應(yīng)變法、聲波透射法的檢測結(jié)果加以布置，由此驗(yàn)證是否存在缺陷或者遺漏問題，結(jié)合驗(yàn)證檢測結(jié)果，該橋梁工程應(yīng)用低應(yīng)變法和聲波透射法，檢測結(jié)果存在誤判情況[4]。

通過分析鉆孔灌注樁檢測方法，得到如下結(jié)論：其一，灌注樁樁身完整性檢測主要應(yīng)用聲波透視法、低應(yīng)變法、鉆孔取芯法，這些方法各有優(yōu)劣，且操作難度、檢測精度及檢測費(fèi)用差異較大。其二，選擇檢測方法需要結(jié)合工程實(shí)際情況，主要考慮樁徑大小、位置及工期等因素，之后比對不同檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)。其三，根據(jù)橋梁工程檢測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，灌注樁樁身完整性主要受檢測設(shè)備、檢測人員、現(xiàn)場環(huán)境等因素影響，從而可能導(dǎo)致誤判。整體來看，低應(yīng)變法的準(zhǔn)確率要比聲波透射法低，為提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要盡量同時(shí)采用以上方法。此外，鉆孔取芯法能夠取出芯樣并直接觀察，進(jìn)而分析樁基礎(chǔ)是否存在缺陷[5]。

3.2 灌注樁斷樁處理要點(diǎn)

斷樁處理需要結(jié)合灌注深度采取相關(guān)措施：其一，如果在混凝土首次澆筑之后不久出現(xiàn)斷樁，需要立即停止灌注，并拔出鋼筋籠，利用沖擊鉆再次鉆孔，清理孔洞之后下放鋼筋籠，然后重新灌注混凝土。其二，如果混凝土澆筑過程中未進(jìn)入或者剛進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)部，因?qū)Ч芏氯鴶鄻叮一炷吝€未初凝，需要及時(shí)提出導(dǎo)管并清理，利用測垂測量灌注混凝土頂面的位置，然后計(jì)算漏斗及導(dǎo)管容積，把導(dǎo)管下沉到已經(jīng)灌注的混凝土頂面上方約10m 處增設(shè)球膽，繼續(xù)灌注的過程中要觀察漏斗內(nèi)部的混凝土頂面，并在漏斗內(nèi)部混凝土下落填滿導(dǎo)管的一瞬間，把導(dǎo)管壓入已經(jīng)灌注的混凝土頂面下方；其三，如果混凝土面進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)部出現(xiàn)斷樁，且混凝土處于中凝狀態(tài)，可以停止灌注，之后抽干護(hù)筒內(nèi)部的泥漿，清除泥漿及摻雜泥漿的混凝土，然后對露出的混凝土面進(jìn)行鑿毛處理，清除鋼筋表面的泥漿，將護(hù)筒作為模板澆筑混凝土[6]。

4 公路橋梁鉆孔灌注樁斷樁防范對策

該工程的工程技術(shù)部主要負(fù)責(zé)鉆孔灌注樁交底工作，包括現(xiàn)場施工技術(shù)和質(zhì)量管理。與此同時(shí)，鉆孔灌注樁施工隊(duì)主要負(fù)責(zé)全部樁基鉆孔成孔、鋼筋籠安裝和水下混凝土灌注施工。該工程業(yè)主與專業(yè)施工單位合作，全部施工人員技術(shù)過硬，能夠有效完成鉆孔樁施工任務(wù)要求。在鉆孔灌注樁斷樁的防范方面，主要處理措施如下：

4.1 施工材料

要求集料最大粒徑不超過40mm，不得超過導(dǎo)管內(nèi)徑1/8～1/6，且不得大于鋼筋最小間距的1/4。在混凝土材料拌和前，應(yīng)分析水泥是否結(jié)塊，并提前篩選細(xì)集料，避免細(xì)集料結(jié)塊堵塞導(dǎo)管。此外，施工人員要將混凝土的坍落度控制在18～22cm，且在混凝土運(yùn)輸及灌注期間，不得出現(xiàn)離析或沁水現(xiàn)象。

4.2 混凝土灌注

其一，結(jié)合石料和樁徑的最大粒徑，進(jìn)一步確定導(dǎo)管直徑（該工程采用內(nèi)徑為300mm 的導(dǎo)管）。使用前對導(dǎo)管做好編號，然后進(jìn)行接頭抗拉試驗(yàn)、水密承壓試驗(yàn)，避免導(dǎo)管滲漏。安裝導(dǎo)管后還需要進(jìn)行檢查，確保有效標(biāo)記每節(jié)導(dǎo)管的長度。

其二，混凝土運(yùn)往灌注區(qū)域后，需要檢查其坍落度以及均勻性，如果未能達(dá)到施工要求需要再次拌和，如果依然不能達(dá)到施工要求，則禁止使用。

其三，導(dǎo)管的底口和孔底距離不得超過40cm。首批灌注混凝土的量需要達(dá)到導(dǎo)管首次埋深。

其四，保證發(fā)電機(jī)、托泵、起重設(shè)備、運(yùn)輸車輛等關(guān)鍵設(shè)備數(shù)量充足，材料需要滿足施工要求，以確保混凝土能夠連續(xù)灌注。

其五，首批混凝土拌和物下落之后，需要連續(xù)灌注混凝土。在之后的環(huán)節(jié)，需將導(dǎo)管埋設(shè)深度控制在2～6m，并適當(dāng)提拔導(dǎo)管，避免其埋置過深。此外，如果使用傳統(tǒng)混凝土車運(yùn)輸混凝土，則要保證攪拌車數(shù)量充足，以確保混凝土灌注的連續(xù)性[7]。

4.3 清孔

成孔后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清孔處理，此環(huán)節(jié)需使用泵吸反循環(huán)清孔，這時(shí)泥漿上返速度較快，能夠更好地處理孔底的泥渣。灌注之前需要再次測定孔底沉淀厚度，如果孔內(nèi)沉渣厚度超過規(guī)定要求，需要再次清孔，滿足要求后方可灌注混凝土。

4.4 控制坍孔縮徑

為了保持孔壁的穩(wěn)定性，需要控制坍孔縮徑。如果發(fā)現(xiàn)孔口坍塌掉塊，需要采取措施，如合理調(diào)節(jié)泥漿性能，調(diào)節(jié)水頭壓力，移開重物或者機(jī)械振動，然后利用稀泥機(jī)將孔中的泥土吸出；如果不能繼續(xù)打孔，需要正常灌注；如果坍孔未能停止且坍孔部位深度較大，需要及時(shí)拔除導(dǎo)管，然后重新鉆孔。對于容易出現(xiàn)縮孔的區(qū)域，需要分析原因而后制定處理方案，通常需要補(bǔ)焊接頭，重新鉆進(jìn)，然后在孔洞內(nèi)部加入片石及黏土，以擠壓軟土地層，后續(xù)灌注需要快速進(jìn)行[8]。

4.5 導(dǎo)管選擇

為了預(yù)防鉆孔灌注樁斷樁，需要施工人員合理選擇導(dǎo)管，并根據(jù)施工規(guī)范控制埋深。為了避免導(dǎo)管漏水，下導(dǎo)管之前需要仔細(xì)檢查接頭部位橡膠圈的密封情況以及導(dǎo)管加工質(zhì)量。

4.6 做好監(jiān)督工作

灌注混凝土期間需要分析導(dǎo)管內(nèi)外部混凝土深度，并繪制曲線。通常情況下，導(dǎo)管內(nèi)外部混凝土的界面距離逐漸加大，后續(xù)開始縮小，最后重合。如果出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土灌注曲線差異過大，導(dǎo)管外部混凝土曲線較為平緩，內(nèi)部混凝土曲線幅度較大的情況，則極有可能出現(xiàn)斷樁問題，需要及時(shí)查明原因并處理。此外，結(jié)合導(dǎo)管內(nèi)外混凝土上升高度，可以確定拆卸導(dǎo)管的長度，確保導(dǎo)管長度的合理性。

4.7 混凝土配比

施工人員需要嚴(yán)格控制混凝土配合比。由于混凝土自身具有良好的流動性和易性，因此在混凝土配制環(huán)節(jié)，還需要嚴(yán)格控制坍落度，一般為16～20cm。此外，遇到水泥標(biāo)號、生產(chǎn)廠家變動問題時(shí)，需要進(jìn)行配合比試驗(yàn)，并按照配合比進(jìn)行質(zhì)量控制[9]。

4.8 加快混凝土灌注

為加快混凝土灌注速度，在灌注混凝土的過程中應(yīng)盡量在初期累積大量混凝土，其產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力能夠有效應(yīng)對泥漿阻力帶來的不利影響。之后需要連續(xù)快速地澆筑混凝土與泥漿，使混凝土始終處于流動狀態(tài)，避免導(dǎo)管堵塞。

4.9 提升隔水效果

要求灌注導(dǎo)管口徑最低長度達(dá)到200mm，導(dǎo)管下端盡量光滑，并且在連接部位設(shè)置“O”型密封圈，以提升導(dǎo)管密封效果，避免沖洗液進(jìn)入其中。導(dǎo)管使用前需進(jìn)行清洗處理，清除污垢和殘?jiān)４送猓趯?dǎo)管內(nèi)的水泥隔水塞處加放橡皮板，可提升隔水效果[10]。

除了采用以上方式預(yù)防公路橋梁鉆孔灌注樁斷樁，還要在地下水活動頻繁的地段事先使用套管或者水泥進(jìn)行止水處理，之后才能灌注混凝土。灌注水下混凝土之前，需要檢查導(dǎo)管是否存在漏水或者彎曲等問題，若存在問題要及時(shí)解決，灌注過程中要求施工人員從導(dǎo)管內(nèi)部灌注，并綁扎水泥隔水塞鐵絲，需要在首次灌注時(shí)確定鐵絲規(guī)格，避免規(guī)格不符灌注過程中鐵絲折斷。

5 結(jié)語

綜上所述，鉆孔灌注樁施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)都會影響樁基施工效果，因此需要明確鉆孔灌注樁斷裂的原因，然后采取有效的預(yù)防措施。此外，在橋梁工程施工中，需要各參建單位高度關(guān)注施工環(huán)節(jié)，做好地質(zhì)勘探工作，科學(xué)制定施工方案，加強(qiáng)人員管理，進(jìn)行技術(shù)交底，通過多項(xiàng)舉措避免工程質(zhì)量事故，保證項(xiàng)目建設(shè)效益，打造精品工程。