橋梁鉆孔灌注樁質(zhì)量缺陷的防治與處理實(shí)踐
2009-09-28
隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。但灌注樁屬于隱蔽工程，大部分是在水下進(jìn)行的，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，質(zhì)量檢查也比較困難，因此對(duì)其施工過(guò)程每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求，稍有不慎或措施不嚴(yán)就會(huì)在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，斷樁就是經(jīng)常發(fā)生且難以處理的病害之一。本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁斷樁的處治方法，對(duì)類似工程將有一定的借鑒作用。
1 工程概述
某高速公路主線橋橋臺(tái)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)21m，直徑1.2m，樁基地質(zhì)層（樁基剖面圖），底部8m深為中砂礫層，鉆孔灌注樁完成后，在進(jìn)行樁基小應(yīng)變檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)0＃臺(tái)的4＃樁在樁長(zhǎng)17.5～18.0m處無(wú)樁長(zhǎng)反應(yīng)，根據(jù)小應(yīng)變波形圖判斷，確定該樁為“短”樁或斷樁?！ 〗?jīng)對(duì)該樁鉆孔鉆桿的長(zhǎng)度以及孔深的檢測(cè)和灌注砼時(shí)埋設(shè)導(dǎo)管長(zhǎng)度的原始記錄進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該樁實(shí)際施工長(zhǎng)度已達(dá)到21m，不可能為短樁，應(yīng)是斷樁，至于斷層以下樁長(zhǎng)無(wú)檢測(cè)應(yīng)變波的反映，只能是斷層比較嚴(yán)重。根據(jù)該樁所斷位置接近樁底，已經(jīng)超過(guò)零彎矩點(diǎn)以下的特點(diǎn)，決定使用壓漿補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行處理。
2 補(bǔ)強(qiáng)處理過(guò)程
2?1 施工準(zhǔn)備 首先明確現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)的各道工序負(fù)責(zé)制，并委派專業(yè)工程師對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程不間斷的控制，保證處理質(zhì)量?！ ∑浯螠?zhǔn)備好所需鉆孔、壓漿等機(jī)具，由于施工現(xiàn)場(chǎng)極不平整，加上灌注樁的樁頭外露鋼筋擋視，須在該樁頭上部搭設(shè)一個(gè)懸空工作平臺(tái)，以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。 2?2 鉆孔取芯近一步檢查驗(yàn)證 由于斷層較深近樁底，因此鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中一定要不停地對(duì)鉆機(jī)主軸進(jìn)行垂直度校正，防止鉆孔到不了17.5～18.0m處就斜到樁壁以外，無(wú)法安排下道工序。同時(shí)，在鉆機(jī)（可選用砼取芯機(jī)G－210型）鉆孔取芯過(guò)程中，要對(duì)每節(jié)混凝土芯樣進(jìn)行認(rèn)真分析總結(jié)，密切關(guān)注芯樣的變化情況?！ ‖F(xiàn)場(chǎng)情況表明，該樁取芯到18m以上都完好無(wú)損，且無(wú)夾泥，混凝土的強(qiáng)度也較好，而在18m后無(wú)完整的混凝土，芯樣中除蜂窩狀?yuàn)A帶個(gè)別石料且很不成型的砂漿外，幾乎就是中粗砂。這說(shuō)明了兩點(diǎn)，其一是小應(yīng)變檢測(cè)和實(shí)際是相吻合的，基本反映了工程的實(shí)際情況；其二證實(shí)了該樁鉆孔深度達(dá)到了設(shè)計(jì)深度21m，只是在灌注第一盤砼時(shí)沒(méi)有封住導(dǎo)管，加上沉淀過(guò)快，導(dǎo)管在砼開盤前已經(jīng)被中粗砂礫淤埋，之后在操作導(dǎo)管時(shí)可能過(guò)提，沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)或重視，導(dǎo)致該底樁在3米范圍內(nèi)混凝土沒(méi)有成型，發(fā)生斷樁?！ ??3 孔底清淤 根據(jù)上述鉆孔取芯結(jié)果，表明樁底淤積了中粗砂，決定采取清空樁底淤積中粗砂后灌注高標(biāo)號(hào)水泥漿進(jìn)行置換處理。 但是采用7cm的鉆桿要將樁底約3.5m3的中粗砂清空是有很大難度的，尤其在中粗砂地質(zhì)中鉆進(jìn)很容易發(fā)生埋鉆事故，因此，要加大清孔頻度?！ 榱朔乐孤胥@事故的發(fā)生，根據(jù)清孔經(jīng)驗(yàn)，先將鉆頭下到18.5m處不停地清孔，約半小時(shí)后有大量的中粗砂沿鉆桿和孔壁陸續(xù)泛出。同時(shí)結(jié)合施工規(guī)范，根據(jù)清孔工作量準(zhǔn)備足量純堿（Na2CO3）和聚乙烯。純堿的作用可使PH值加大，使土顆粒分散，使粘粒表面負(fù)電荷增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒提供了條件，增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量；聚乙烯的作用是提高泥漿的使用性能。用純堿、聚乙烯加少量黃土配制成的泥漿用手抓粘而有滴的感覺(jué)，即可開始清孔?！ ≡谇蹇走^(guò)程中要安排專人對(duì)泛砂不停地進(jìn)行排除清理，根據(jù)清出的中粗砂的總量統(tǒng)計(jì)，在清孔6小時(shí)后基本排盡了孔底3.5m3的中粗砂，之后孔口周壁泛砂已很少，且從孔口涌出大量呈白色的、和清孔時(shí)配制的泥漿幾乎一樣的泥漿，這就可以判定孔底基本排盡中粗砂。為了防止孔底周壁中粗砂的涌入，在壓漿前不能停止清孔。 2?4 壓漿處理 為了保證壓漿能一次性成功，應(yīng)先計(jì)算壓漿所需的525＃水泥用量。在配制水泥漿時(shí)，盡可能按高標(biāo)號(hào)配制，但水泥漿過(guò)稠會(huì)導(dǎo)致壓注困難，通過(guò)多次配制壓注實(shí)驗(yàn)，最后確定水泥漿配制比例為1∶1。剛開始?jí)鹤r(shí)，將鉆頭埋設(shè)到樁底20.5m處，在壓注過(guò)程中，特別要注意對(duì)孔口壁的封閉，不能讓水泥漿外溢，只能有少許泥漿甚至清水流淌出來(lái)，直到無(wú)法壓注為止。隨后打開封閉的孔口壁，這時(shí)候如孔口壁處突然冒出大量水泥漿，與注入的配制水泥漿基本一致，補(bǔ)注水泥漿即可停止。為防止在17.5m處有新的斷層或蜂窩現(xiàn)象產(chǎn)生，應(yīng)將鉆頭定位于17.5～18m處進(jìn)行二次補(bǔ)漿，直到壓注不動(dòng)為止，然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經(jīng)過(guò)2小時(shí)壓注，壓力達(dá)到2MPa，共用去約2.1m3的水泥漿。 配制水泥漿時(shí)留下試件取樣，28天試件強(qiáng)度達(dá)到32.5MPa，超過(guò)樁體原設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 注漿主要是通過(guò)擠密填充補(bǔ)強(qiáng)來(lái)保證樁體底部質(zhì)量。為了減少因水泥漿收縮而產(chǎn)生孔隙，可以在配制水泥漿時(shí)適當(dāng)加入膨脹劑（按1∶10000比例）?！ ??5 二次取芯驗(yàn)證 壓注水泥漿屬地下隱蔽工程，具體效果如何，只能通過(guò)再次取芯檢測(cè)。為了減少二次取芯的難度和費(fèi)用，待水泥漿終凝后12小時(shí)即在原孔位取芯驗(yàn)證。二次取芯驗(yàn)證的孔位確定要根據(jù)具體情況而定，二次取芯同樣要注意鉆桿的垂直度及17.5～18m處的芯樣質(zhì)量。經(jīng)過(guò)觀測(cè)，從樁頂?shù)綐兜?1m處的芯樣都完好密實(shí)。待該樁底壓漿強(qiáng)度成型后，再次安排對(duì)該樁進(jìn)行小應(yīng)變檢測(cè)，檢測(cè)表明樁長(zhǎng)21.0m，且被判為質(zhì)量較好的A類樁。
3 小結(jié)
從上述處理過(guò)程可以看出： （1）鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中，發(fā)生斷樁、短樁或其他質(zhì)量缺陷也是正常的，但處理一定要認(rèn)真，盡量將事故消滅在萌芽狀態(tài)。若發(fā)生了這類事故，要對(duì)樁底的斷層位置、地質(zhì)、鉆孔成孔狀況及當(dāng)時(shí)原始記錄加以認(rèn)真分析，處理后必須要再進(jìn)行驗(yàn)證。建議對(duì)樁體采用三點(diǎn)壓漿法（三點(diǎn)成等邊三角形，若樁徑1.2m，邊長(zhǎng)可取60cm布設(shè)）處理，以保證斷層處通過(guò)取芯壓漿后能夠充分密實(shí)，達(dá)到樁體完好的程度，按此方案處理斷樁至少有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是質(zhì)量可靠；二是保證工期，正常10～15天即可處理完畢；三是成本大大降低，如果報(bào)廢一根樁，需要費(fèi)用至少15萬(wàn)元以上，按此處理僅需1?5萬(wàn)元左右即可。但是如斷層發(fā)生在樁體中部，則方案確定則應(yīng)慎之又慎?！ 。?）為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在施工過(guò)程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中，保證有程序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過(guò)大，如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導(dǎo)致孔壁下墜或坍落，樁身夾泥，這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過(guò)程中必須每灌注2m3左右測(cè)一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，確保樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1?0。
