橋梁缺陷樁形成原因及樁基加固處理
2015-05-22
二十世紀末至今，我國公路建設取得了巨大的成就。公路交通的快速發(fā)展為公路橋梁建設帶來了良好的機遇。而在公路橋梁基礎選擇時，樁基礎以其承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量少、用料省、施工簡便和改善勞動條件等優(yōu)點得到了廣泛應用。但也存在著局部的缺陷，筆者結(jié)合多年的工程實踐經(jīng)驗，給出一些探討性的處理意見，供同仁參考，并希望與同行進行交流。
一、缺陷樁形成原因分析以下：
1.部分樁沒有根據(jù)設計進入樁底持力層部分樁沒有根據(jù)設計進入樁底的持力層，這是導致樁基工程質(zhì)量差的重要原因，也是造成樁基局部缺陷的關(guān)鍵因素。以某公路為例，在該公路部分路段地層范圍內(nèi)，強風化巖面在25-30m，施工記錄中顯示該工程樁基長度是符合施工要求的，但鉆孔抽芯結(jié)果和大、小應變動測結(jié)果都表明存在嚴重的缺陷，與設計要求相差甚遠，通過測量和鉆孔抽芯也表示樁端未入或者入巖的深度不夠，這些問題都導致樁基的承受能力不足。
2.部分樁樁身混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量較差有研究表明，部分樁樁身混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量差。這也是造成部分樁基承載力低的主要原因之一。
3.使用時間長由于橋梁的長期使用，受負荷量大，造成部分樁基局部出現(xiàn)混凝土脫落，鋼筋表面銹蝕。導致樁基的承載力無法達到工程使用要求。
二、在樁基澆筑過程中造成的主要缺陷
1.斷樁
1.1在灌注砼進行過程中，由于導管提漏而引發(fā)了樁基夾泥層和斷樁的問題。導管提漏的原因存在幾個方面：首先，當導管堵塞時會使用上下振搗法，把混凝土用外力逼出，但如果導管埋藏淺，就很容易出現(xiàn)提漏。其次，由于泥漿過于粘稠，這就很難估算或測砼面，導管埋設在泥漿中就無法確定砼澆注的高度，使導管提離砼面，也就產(chǎn)生提漏，引起斷樁。
1.2由于注漿的時間過長，有一部分的砼已經(jīng)差不多凝結(jié)，混凝土出現(xiàn)硬塊，但隨著時間的推移，泥漿中的殘渣會逐漸沉積，在砼的表面就會出現(xiàn)很多沉淀物，這給砼的灌注帶來了極大的困難，使得堵管與導管無法拔出，最后導致斷樁。
2.吊腳樁問題
2.1如果地下水的壓力過大、樁尖活瓣受壓、預制樁尖被打壞時，水和泥漿就會進入鋼管內(nèi)。
2.2由于樁尖活瓣受壓，拔管是有一定高度要求的，需要拔管達到一定高度后活瓣才能展開，這會導致樁基基礎不穩(wěn)定，在長時間的使用過后，樁基周圍便會出現(xiàn)軟土土質(zhì)。所以，我們必須在施工中預防活瓣不張開，最好采用密張慢拔的方法，先對樁基底部反復翻插幾次，再正常拔管。
2.3鋼筋籠上升灌注混凝土時鋼筋籠上升是因為混凝土沖出導管底口后，向上的頂托力把鋼筋籠上浮。為了在施工中防止鋼筋籠上升，施工人員在混凝土灌注前，鋼筋籠的頂端必須焊接在固體結(jié)構(gòu)上，或者當混凝土灌注頂面與鋼筋籠底部相差距離約1m時，減緩混凝土灌注的速度；如果混凝土灌注與鋼筋底部相差4m以上，需要拉高導管，使導管底口高出鋼筋籠底2m后再進行混凝土灌注。
2.4灌注坍孔坍孔的特征與鉆孔階段出現(xiàn)缺陷較為相似，利用專業(yè)的探測儀可以檢測到該問題，如探頭無法達到混凝土高程，基本可以證實已經(jīng)發(fā)生坍孔。導致灌注坍孔發(fā)生的主要原因如下:護筒腳漏水；地下水壓過高；孔口周圍堆放的重型機械和各種物品。發(fā)生灌注坍塌時，如果問題不嚴重，可以使用相關(guān)措施清除里面的殘渣，如果沒有繼續(xù)坍孔，就可以繼續(xù)灌注，如果坍孔不僅沒有緩解，還在繼續(xù)蔓延，那就應將導管及鋼筋骨架拔出，等清孔完成，待孔周圍土質(zhì)已經(jīng)穩(wěn)定后再繼續(xù)灌注。
三、介紹以下幾種處理措施：
1.鑿除法。鑿除法是處理樁基缺陷的最常見方法，它的機理就是將基樁缺陷部位直接鑿除，再重新澆筑加固。對于基樁不同的缺陷部分，其鑿除法也各不相同。
2.全斷面鑿除法，如果樁基頂部出現(xiàn)缺陷，就可以采用這種鑿除方法。施工工藝主要是，先將已經(jīng)缺陷的部分全部鑿除，保證鏈接各部分的受力平衡。鑿除后根據(jù)相應的標號進行混凝土接樁至設計樁頂標高。全斷面鑿除法解決缺陷很徹底，能及時有效的處理由于缺陷導致了橋梁質(zhì)量問題，同時保證了基樁的穩(wěn)定性，其施工成本較低，但缺點是適用范圍有限，只適合樁基頂部的缺陷處理。
3.側(cè)面開挖鑿除法，當樁基缺陷部位與地表層尚有一段距離，但又不是很深的時候，可以使用這種方法，在缺陷一側(cè)開挖土體至缺陷處，從側(cè)面開始鑿缺陷部位，再根據(jù)缺陷的大小加鋼筋籠進行連接，然后根據(jù)相應的標號進行混凝土接樁，這樣就能提高混凝土澆筑后的樁基質(zhì)量。
4.樹根樁法。如果橋梁樁基附近有大型的開挖施工，有可能會引起地表的沉降，造成樁基的變形和損壞，從而降低樁基的承載能力，影響橋梁結(jié)構(gòu)。如果變形程度高或者樁基損害嚴重，會大大影響橋梁的使用功能。為了保證橋梁能正常使用，必須加固橋梁樁基，預防樁基變形和地基下沉。樹根樁法就是解決這一問題的有效手段，樹根樁就是就地灌注的小直徑鋼筋混凝土樁直徑通常在75-300mm之間。小直徑灌注樁能豎向、橫向設置，或者網(wǎng)狀布置，故稱為樹根樁。樹根樁與樹根樁之間的土體以及樹根樁樁頂?shù)穆?lián)系梁共同形成的隔斷墻，能將樁基周圍的大型開挖施工與樁基隔離，減少周圍環(huán)境對橋梁樁基施工的影響，減少樁基周圍的土體的撓動程度，控制樁基周圍土體的變形，保證樁周土體穩(wěn)定，以此來達到加固的目的。
5.壓力注漿。壓力注漿是在樁基礎檢測完成后，通過地質(zhì)鉆機在缺陷部位鉆取的取芯孔或樁基礎原有的預埋注漿管，將水泥或其它化學漿液采用高壓注入樁中或樁側(cè)（底）。這些漿液經(jīng)過滲透、壓密、固結(jié)的方式，對缺陷樁體進行補強，使樁的整體性和受力狀況得到不同程度的提高以達到設計要求。本方法適用于各種直徑、地層和成孔工藝的局部缺陷樁基礎，在砂礫石層中尤其比較理想，處理效果也較好。
首先，通過鉆心取樣，如果發(fā)現(xiàn)樁底部缺陷是因混凝土離析造成，再加上樁基在地底下，用鑿除法很困難，只有通過詳細分析后再確定施工方案，對缺陷樁采用高壓水旋噴切割、氣舉排渣等補強方法加固。該方法主要是利用高壓泵產(chǎn)生高壓水噴射流，對抽芯孔內(nèi)缺陷段進行高壓水旋噴切割清洗，讓樁基內(nèi)的砂石脫落，再將脫離下來的泥土排除，然后再向內(nèi)注漿，混凝土凝結(jié)后可改善樁身砼的膠結(jié)質(zhì)量，達到加固的目的。
三、總結(jié)
總之，橋梁樁基加固處理，一般都是事后處理，如果我們在施工勘察、設計、施工環(huán)節(jié)中注重質(zhì)量，做好事前防御工作，就能大大減少樁基的缺陷問題，還能有效的降低施工成本。
