公路橋梁樁基施工常見事故及其處理方法

邵 峰

摘要:樁基是公路橋梁最重要的支撐構(gòu)件,決定了橋梁的運(yùn)行安全與服役壽命。文章結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了公路橋梁樁基施工中常見的質(zhì)量事故,從設(shè)計(jì)、施工材料的質(zhì)量要求及施工監(jiān)督等方面,提出了具體的處理措施,以避免或減少樁基事故的發(fā)生,保證施工順利的進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:公路橋梁;樁基施工;工程質(zhì)量事故;樁基事故

中圖分類號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)10-0172-02

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求的增大,公路橋梁建設(shè)工程也快速發(fā)展,有關(guān)工程質(zhì)量問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。公路橋梁樁基施工是水下、地下工程,因此出現(xiàn)斷樁、廢樁以致修改變更設(shè)計(jì)的事例屢見不鮮,且引起的后果較嚴(yán)重,使工期延誤,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。文中總結(jié)了公路橋梁樁基施工中經(jīng)常發(fā)生的質(zhì)量事故,剖析了事故發(fā)生的原因,提出了相對(duì)應(yīng)的處理及預(yù)防措施。

一、常見的質(zhì)量事故及原因

(一)縮頸或孔斜事故

若在施工過程中均出現(xiàn)了鋼筋籠放不下去的問題,最可能的情況就是出現(xiàn)了縮孔或孔斜,經(jīng)下放檢孔器,即可判定是否出現(xiàn)了縮頸或孔斜。盡管表面上看,這種質(zhì)量事故可以在施工過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn),不至于引起嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。事實(shí)上,孔斜事件不僅造成工期延長,浪費(fèi)人力、物力,對(duì)樁基承載力的影響也是令人擔(dān)憂的。出現(xiàn)縮頸可能是由于地質(zhì)情況不良,孔口附近堆積砂石料,產(chǎn)生較大的土壓力后,一種高塑料粘土帶孤石橡膠土同時(shí)擠入孔內(nèi)所致?？仔笔鹿蕜t主要有以下原因:(1)鉆孔中遇到較大的孤石或探頭石;(2)在有傾斜度的軟硬地層交界處、巖面傾斜處或粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進(jìn)時(shí),鉆頭受力不均勻;(3)擴(kuò)孔較大處,鉆頭擺動(dòng)偏向一方;(4)鉆機(jī)安裝不合要求,鉆進(jìn)過程鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻沉陷或運(yùn)轉(zhuǎn)過程震動(dòng)過大引起孔斜;(5)鉆具彎曲或插接式連接鉆桿磨損,間隙過大受壓后鉆桿發(fā)生彎曲而導(dǎo)致孔斜。

(二)塌孔

在陸地樁基施工中,坍孔事故較多。究其原因,主要有以下幾個(gè)方面:(1)護(hù)筒埋量太淺,加之周圍回填土不密實(shí)而造成漏水;(2)操作不當(dāng),提升鉆頭過猛,因故停鉆時(shí)間過長或放鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁;(3)泥漿稠度小,起不到護(hù)壁的作用;(4)泥漿水位高度不夠,對(duì)孔壁壓力小;(5)向孔內(nèi)加水時(shí)流速過大,直接沖刷孔壁;(6)在松軟砂層鉆進(jìn)時(shí),進(jìn)尺太快。

(三)鋼護(hù)筒變形

相對(duì)于前兩種質(zhì)量事故,鋼護(hù)筒變形事故更易發(fā)生,每個(gè)步驟的不規(guī)范操作都可能會(huì)引起鋼護(hù)筒變形。如設(shè)計(jì)中不區(qū)分不同的樁基直徑、深度,采用同樣材質(zhì)和壁厚的鋼護(hù)筒;制作鋼護(hù)筒時(shí),焊縫不合格;在插打鋼護(hù)筒時(shí),振動(dòng)過快,碰撞地下障礙物等。

(四)卡管與埋管

卡管事故又分為剪球時(shí)卡管與灌注中卡管,它們的原因稍有不同。剪球時(shí)卡管的情況較多,造成此類情況的主要原因有:(1)剪球制作不合理,塞球直徑與導(dǎo)管直徑差過小,剪球前由于砂漿或細(xì)石料滲入導(dǎo)管與球壁之間而堵塞;(2)混凝土配比不合格,用于封底的混凝土坍落度過小或拌和不均勻,加上累積混凝土過程中粗骨料下沉,可能導(dǎo)致漏斗口處粗骨料相互擠壓密實(shí)而堵塞漏斗口,致使剪球后混凝土難以下落。在灌注過程中也會(huì)出現(xiàn)卡管現(xiàn)象主要是由于混凝土過早凝固造成堵塞而引起的。如果機(jī)械故障或混凝土中的粗骨料直徑過大,就會(huì)使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時(shí)間過長,或者使灌注時(shí)間過久,部分混凝土就會(huì)初凝而使下落阻力增大留在導(dǎo)管內(nèi)。

在澆注水下混凝土過程中,由于不可抗拒的自然災(zāi)害,象突下暴雨、洪水淹沒孔口,致使?jié)沧⒅袛?造成埋管。鋼筋籠制作質(zhì)量差,部分鋼筋焊縫不牢脫離主筋后插入導(dǎo)管吊環(huán)內(nèi),也會(huì)造成埋管。導(dǎo)管埋深過大或混凝土初凝使導(dǎo)管內(nèi)外摩擦力增大,同樣會(huì)發(fā)生埋管。

(五)導(dǎo)管漏水

造成導(dǎo)管漏水的主要原因是導(dǎo)管材質(zhì)不良引起的,使用不合格或未經(jīng)充水試驗(yàn)的導(dǎo)管往往會(huì)發(fā)生漏水甚至斷管。

(六)鋼筋籠偏位

關(guān)于鋼筋籠可能會(huì)出現(xiàn)偏位、變形或上浮,原因主要有:(1)鋼筋籠過長,箍筋未起到作用,使得鋼筋籠的剛度不夠,吊入孔內(nèi)后鋼筋籠發(fā)生變形。鋼筋籠上未設(shè)墊塊或耳環(huán)控制保護(hù)層厚度,或樁孔本身偏斜或偏位;(2)鋼筋籠吊裝時(shí)未垂直緩慢下放,而斜插孔內(nèi)使保護(hù)層厚度不夠而使鋼筋籠偏位。鋼筋籠放置初始位置過高,而所灌注的混凝土流動(dòng)性過小,導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土托頂上升。孔底沉渣未清理干凈,使鋼筋籠不能下放到設(shè)計(jì)深度,其位置不符合設(shè)計(jì)要求;(3)當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下,若此時(shí)提升導(dǎo)管,導(dǎo)管底部距離鋼筋籠很近,由于灌注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大,推動(dòng)了鋼筋籠的上浮;(4)當(dāng)灌注的混凝土超過鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時(shí),若其上層混凝土因澆注時(shí)間過長,已接近初凝,表面形成硬殼,混凝土與鋼筋籠之間產(chǎn)生一定的握裹力,如此時(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)提到鋼筋籠底部以上,混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升,同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

二、處理方法及預(yù)防措施

(一)縮頸或孔斜的處理及預(yù)防

對(duì)于縮頸事故,通常應(yīng)保持孔口附近的無堆積物,減少土壓力的影響;采用加長鋼護(hù)筒的措施來加以解決,或改裝“正孔器”。正孔器用10mm厚鋼板卷制成與鉆頭同直徑,高1.5m的十字架鋼護(hù)筒中心通過鉆桿與鉆頭連接,增加鉆頭的自重,即可鉆孔成樁。對(duì)于孔斜事故,若孔斜不嚴(yán)重,一般可在偏斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔,使鉆孔修直。孔斜嚴(yán)重或糾斜無效時(shí),采用回填片、卵石到偏斜部位上部沖平后再重新鉆進(jìn)成孔。

對(duì)孔斜事故的預(yù)防可采取如下措施:(1)安裝鉆機(jī)時(shí),機(jī)座應(yīng)安放在平穩(wěn)堅(jiān)固的地基上,使轉(zhuǎn)盤和底座水平,重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者應(yīng)在一條直線上,且鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常檢查校正;(2)鉆具入孔前要仔細(xì)檢查,彎曲的鉆具嚴(yán)禁入孔內(nèi),且插接式連接鉆桿接頭磨損嚴(yán)重、間隙過大時(shí)要及時(shí)修復(fù)或更換;(3)在開孔、換層界面處或有傾斜的軟、硬地層鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)的操作規(guī)程,鉆機(jī)遇到地下障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)處理,嚴(yán)禁盲目加壓;(4)要經(jīng)常用檢孔器進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)偏斜及時(shí)糾正。

(二)塌孔的處理

塌孔分為孔口坍塌和孔內(nèi)坍塌,要根據(jù)事故狀態(tài)采取相應(yīng)的措施。孔口坍塌時(shí),可立即拆除護(hù)筒,將護(hù)筒周圍回填夯實(shí),加長護(hù)筒并重新埋設(shè)后再鉆進(jìn)。用沖擊鉆機(jī)成孔時(shí),可以填入片石或卵石,反復(fù)沖擊,以增強(qiáng)護(hù)壁。當(dāng)發(fā)生孔內(nèi)坍塌時(shí),要先判明坍塌的位置再分析具體原因。坍孔不嚴(yán)重時(shí),可回填砂和粘土混合物到坍孔處以上,采取措施后繼續(xù)鉆進(jìn)。坍孔嚴(yán)重時(shí),應(yīng)使用砂和粘土混合物全部回填,待回填物沉積密實(shí)后再行鉆進(jìn)。

(三)鋼護(hù)筒變形的防治

對(duì)于鋼護(hù)筒變形,可采取如下措施:(1)對(duì)不同規(guī)格的樁基所需的鋼護(hù)筒要仔細(xì)驗(yàn)算,確保有足夠的壁厚和強(qiáng)度;(2)對(duì)鋼板進(jìn)行必要的試驗(yàn)是至關(guān)重要的,采取鋼護(hù)筒周邊增設(shè)30cm×15cm的加固鋼板,以便提高鋼護(hù)筒的整體強(qiáng)度,另外,鋼護(hù)筒刃腳處受力集中,需在鋼護(hù)筒的外側(cè)加焊一圈厚的鋼板,可增加刃腳的強(qiáng)度;(3)采用偏吸泥成偏抓土及施加外力的方法糾正鋼護(hù)筒在插打過程中出現(xiàn)的偏移和傾斜。還可利用抓斗撈取孔內(nèi)淤泥或采用吸泥機(jī)排除孔內(nèi)淤泥的辦法來減少孔內(nèi)摩擦阻力。

(四)卡管與埋管的處理

相應(yīng)的處理辦法是:(1)用適當(dāng)長度的鋼筋(一般以直徑20mm長度超過漏斗1m～2m為宜)強(qiáng)制性捅塞球,使混凝土下落;(2)采用機(jī)械微振動(dòng)使混凝土自然下落,以保證混凝土下落時(shí)導(dǎo)管回到正常的埋管位置;(3)要嚴(yán)格計(jì)算封底混凝土的數(shù)量,宜多不少,改善配合比的設(shè)計(jì),宜選擇和易性好的水泥及合格的礫石作粗骨料,使用這樣的混凝土封底效果較好。另外,介紹一種不用剪球而采取在漏斗內(nèi)向上拔球的施工技術(shù)。操作過程將塞球錨栓向下套入漏斗下口,用吊車或卷揚(yáng)機(jī)等起重設(shè)備將提升鋼絲繩拴牢,待漏斗內(nèi)混凝土數(shù)量滿足封底要求時(shí),迅速拔起塞球,此時(shí)混凝土快速自然下落。經(jīng)多座橋梁樁基施工實(shí)踐,采用這種方法操作簡單,施工方便,安全可靠,水下混凝土封底的成功率為100%。

對(duì)于灌注中的卡管,通常以預(yù)防為主。灌注前應(yīng)全面檢修設(shè)備,采取相應(yīng)的措施,配置備用設(shè)備,盡可能使灌注連續(xù)快速,在炎熱季節(jié)灌注水下混凝土初期可加入適量的緩凝劑,以避免混凝土過早初凝。

針對(duì)埋管事故,可采取以下措施預(yù)防補(bǔ)救:(1)注意長短天氣預(yù)報(bào),合理安排澆注時(shí)間;(2)正反轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢提升導(dǎo)管,使導(dǎo)管脫離鋼筋籠并居鉆孔中心,可再繼續(xù)澆注;(3)認(rèn)真做好澆注記錄,嚴(yán)格控制埋管深度;(4)為防止混凝土初凝,加入適量的緩凝劑并經(jīng)常振動(dòng)提升導(dǎo)管。

(五)導(dǎo)管漏水的預(yù)防

為防止導(dǎo)管漏水嚴(yán)格控制導(dǎo)管的制作質(zhì)量,使用前應(yīng)作拼接,過球和壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)不小于灌注水下混凝土?xí)r導(dǎo)管壁可能承受的最大壓力。另外,導(dǎo)管在吊放時(shí),應(yīng)位置居中,如果傾斜往往會(huì)卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁而損傷導(dǎo)管。

(六)鋼筋籠糾偏處理

對(duì)于鋼筋籠出現(xiàn)偏位或上浮的現(xiàn)象,可采取如下措施:第一次清孔時(shí)應(yīng)換用比重和粘度較低的泥漿進(jìn)行沖洗和置換,同時(shí)將鉆頭上下活動(dòng),邊沖邊掃,盡量將孔內(nèi)的泥塊和泥皮攪拌成漿,排出孔外,直到泥漿符合要求時(shí)再進(jìn)行提鉆;加快混凝土澆灌速度,控制澆灌時(shí)間,遇高溫天氣應(yīng)添加緩凝劑以防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí),流動(dòng)性變小;當(dāng)混凝土接近鋼筋籠底時(shí),盡量減少竄插導(dǎo)管,等鋼筋籠被混凝土埋牢后,再恢復(fù)導(dǎo)管正常埋深;加固鋼筋籠與孔口的固定,防止鋼筋籠上沖。一旦出現(xiàn)浮籠應(yīng)迅速處理,采用多根6cm～8cm的鋼管套住鋼筋籠主筋再焊在護(hù)筒上,并用鋼管或方木成網(wǎng)狀壓住所焊鋼管及護(hù)筒,這樣就可保證鋼筋籠上浮時(shí)不至過大偏位,能基本保證工程質(zhì)量。

三、結(jié)語

為了保證我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠快速,平穩(wěn),健康的發(fā)展,我們必須明確工程質(zhì)量的重要性。公路橋梁樁基工程作為重要的分項(xiàng)工程,理應(yīng)得到更多的關(guān)注,應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量檢測和控制,做好預(yù)測性防范,多備解決方案,緊急預(yù)案等事項(xiàng)。以理論基礎(chǔ)作為指導(dǎo),結(jié)合實(shí)際情況與類似的經(jīng)驗(yàn),對(duì)事故做出準(zhǔn)確的評(píng)估從而采取及時(shí)、有效的處理措施,避免質(zhì)量事故的進(jìn)一步蔓延。

參考文獻(xiàn)

[1]樁基工程手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社,1995.

[2]鄭桂心.壓力注漿處理樁基質(zhì)量事故的方法[J].福建建設(shè)科技,1998,(3).

[3]董書彬.灌注時(shí)斷樁的處理方法及工具[J].探礦工程,1999,(1).

[4]樁基工程手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社,1995.

作者簡介:邵峰(1980-),男,湖北襄樊人,中鐵十八局集團(tuán)有限公司隧道工程公司助理工程師,研究方向:公路橋梁施工。