鉆孔灌注樁基樁缺陷壓漿法處治實(shí)踐

鄭其華　李從德

摘要:鉆孔樁灌注樁常見(jiàn)的缺陷有夾泥、軟弱夾層、蜂窩、縮徑、鼓肚、卡鉆、樁底與基巖接觸不良等,工程實(shí)踐中常根據(jù)基樁缺陷產(chǎn)生原因及缺陷情況的不同,采用相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。本文著重結(jié)合實(shí)際工作中遇到的缺陷現(xiàn)象,分析其形成原因,并將幾種較成功的處理方法作介紹,供同行交流。

關(guān)鍵詞:鉆孔樁 基樁缺陷 旋噴壓漿

0 引言

在鉆孔樁灌注施工過(guò)程中,因操作不當(dāng)或機(jī)械故障等原因,會(huì)造成某些樁在成樁后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有缺陷,還有的樁因?yàn)榭ㄣ@、坍孔后難以完全處理,被迫灌注混凝土而人為留下缺陷,常見(jiàn)的缺陷有夾泥、軟弱夾層、蜂窩、縮徑、鼓肚、卡鉆等。在處理這些問(wèn)題時(shí),如方法不當(dāng),往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且效果達(dá)不到要求,使工程陷于被動(dòng)。因此,對(duì)于處理方案必須認(rèn)真研究、慎重選擇。工程實(shí)踐中,常根據(jù)基樁缺陷產(chǎn)生原因及缺陷情況的不同,采用相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。目前,旋噴壓漿是基樁缺陷處理常用的有效方法。

1 幾種缺陷樁的形成

1.1 斷樁 斷樁是嚴(yán)重的質(zhì)量事故。對(duì)于誘發(fā)斷樁的因素,必須在施工初期就徹底清除其隱患,同時(shí)又必須準(zhǔn)備相應(yīng)的對(duì)策,預(yù)防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時(shí)采取補(bǔ)救措施。斷樁產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)方面:

1.1.1 灌注混凝土過(guò)程中,測(cè)定已灌混凝土表面標(biāo)高出現(xiàn)錯(cuò)誤,導(dǎo)致導(dǎo)管埋深過(guò)小,出現(xiàn)拔脫提漏現(xiàn)象形成夾層斷樁。因此,應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程用規(guī)定的測(cè)身錘測(cè)量孔內(nèi)混凝土表面高度,并認(rèn)真核對(duì),保證提升導(dǎo)管不出現(xiàn)失誤。

1.1.2 在灌注過(guò)程中,導(dǎo)管的埋置深度是一個(gè)重要的施工指標(biāo)。導(dǎo)管埋深過(guò)大,以及灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng),導(dǎo)致已灌混凝土流動(dòng)性降低,從而增大混凝土與導(dǎo)管壁的摩擦力,在提升時(shí)使導(dǎo)管破裂而產(chǎn)生斷樁。

1.1.3 由于配料引起混凝土配合比在執(zhí)行過(guò)程中的誤差大,使坍落度波動(dòng)大,拌出混合料時(shí)稀時(shí)干。坍落度過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象,使粗骨料相互擠壓阻塞導(dǎo)管;坍落度過(guò)小或灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使混凝土的初凝時(shí)間縮短,加大混凝土下落阻力而阻塞導(dǎo)管,都會(huì)導(dǎo)致卡管事故,造成斷樁。

1.1.4 因工程地質(zhì)情況較差,在灌注過(guò)程中,井壁坍塌嚴(yán)重或出現(xiàn)流砂、軟塑狀質(zhì)等造成類(lèi)泥沙性斷樁。這類(lèi)現(xiàn)象在本工程的斷樁中占有相當(dāng)大的比例,較為嚴(yán)重。

1.1.5 導(dǎo)管漏水、機(jī)械故障和停電造成施工不能連續(xù)進(jìn)行,突然井中水位下降等因素都可能造成斷樁。

因此應(yīng)認(rèn)真對(duì)待灌注前的準(zhǔn)備工作,這對(duì)保證樁基的質(zhì)量很重要。

1.2 縮頸 在鉆孔過(guò)程中,由于鉆錐磨損或焊補(bǔ)不及時(shí),或者地層中遇到膨脹性軟土、粘土、泥巖等,容易產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象。

1.3 灌注時(shí)發(fā)生井壁坍落 成孔后灌注水下混凝土?xí)r發(fā)生坍孔現(xiàn)象,若坍塌不止,應(yīng)將導(dǎo)管拔出,以粘土回填重新成孔。輕微坍落在施工中不易被察覺(jué),聲測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)局部裹泥或夾砂現(xiàn)象。

2 旋噴壓漿法處治基樁缺陷的實(shí)踐

2.1 旋噴壓漿法的一般工序

2.1.1 鉆孔抽芯。根據(jù)檢測(cè)出的缺陷位置鉆孔抽芯,直至缺陷為止。成孔后在孔口安裝套管及閥門(mén)。如果缺陷范圍較大,應(yīng)至少鉆3個(gè)孔以便進(jìn)行循環(huán)排渣。對(duì)于樁底有鉆頭的情況,一般會(huì)沿鋼筋籠布置一定數(shù)量的預(yù)留管。但由于樁底情況復(fù)雜,在處理時(shí)仍要在樁中心區(qū)域鉆3個(gè)孔,以保證能徹底清渣。

2.1.2 高壓噴射切割,氣舉循環(huán)清渣。以泵壓30MPa左右的高壓清水射流,逐孔對(duì)缺陷段自下而上進(jìn)行切割,使缺陷段內(nèi)的軟弱部分被切割破壞呈泥漿狀。噴射器提升速度不大于15cm/min,旋轉(zhuǎn)速度不大于18轉(zhuǎn)/min,噴射長(zhǎng)度應(yīng)自缺陷段頂、底面各延長(zhǎng)50cm,必要時(shí)再重復(fù)切割。如缺陷范圍大,各管相互連通,則在噴射的同時(shí),選擇另一孔以0.5—0.6MPa的風(fēng)壓進(jìn)行氣舉清洗,其他孔出渣。如果各孔之間沒(méi)有連通,則在同一孔內(nèi)先后進(jìn)行切割和氣舉清渣。當(dāng)切割、清渣到一定程度,出渣孔噴出的水由濁變清時(shí),再換其他孔輪流處理。對(duì)于沒(méi)軟弱夾層的缺陷(如蜂窩),可不進(jìn)行切割處理。

2.1.3 噴漿與壓漿。用水灰比為1:1,并摻有緩凝劑的水泥漿從注漿孔進(jìn)行自下而上的噴射。噴射流泵壓為20—30MPa,噴射器上提速度不大于15cm/min,轉(zhuǎn)速不大于18轉(zhuǎn)/min,噴射段長(zhǎng)度與高壓切割段一致。當(dāng)出漿口流出的漿與注入的漿比重基本相同時(shí),證明孔內(nèi)清水已被置換成水泥漿,即可完成這一步操作。然后逐孔向孔內(nèi)壓濃水泥漿,水灰比為0.5:1。當(dāng)出漿口的漿液比重上升到與注漿一致時(shí),關(guān)閉出漿口。當(dāng)泵壓達(dá)到2MPa時(shí),即可終止壓漿作業(yè)。

2.1.4 檢測(cè)結(jié)果。經(jīng)上述處理后,水泥與石的固結(jié)體28d強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到18—20MPa。填充體的強(qiáng)度與完整性可通過(guò)抽芯法及超聲波法進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 特殊情況的缺陷處理

2.2.1 樁底注漿時(shí),如處在完整的巖層內(nèi),壓漿效果會(huì)比較理想。如果有裂隙,則容易產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象。為此,可在高壓注漿前進(jìn)行一次低壓注漿(大約2—3MPa),漿內(nèi)加入水玻璃,以起到堵漏作用。如仍不能奏效,則要在檢測(cè)后進(jìn)行二次旋噴壓漿處理。

2.2.2 在處理鉆頭埋在孔底時(shí),有些情況需要注意,如牙輪鉆往往有一塊厚鋼板,鉆壓漿孔時(shí)必須鉆穿鋼板才能處理到鉆頭下方的空間;沖擊錘錘體厚實(shí),預(yù)留抽芯管時(shí),要探準(zhǔn)錘瓣間的空檔位置;有時(shí)為了避開(kāi)巨大的鉆頭,或樁頂不便于擺放抽芯鉆機(jī)時(shí),可從樁外鉆斜孔進(jìn)入被埋鉆頭下方進(jìn)行處理。

2.2.3 當(dāng)鉆頭不是卡在孔底或者卡鉆時(shí)孔底尚未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),抽芯孔應(yīng)鉆穿鉆頭直到樁底持力層,在判別地質(zhì)情況和孔底空間大小后,再來(lái)確定處理方案。如果鉆頭與孔底之間距離有幾米高,或孔底經(jīng)高壓切割清洗后留下較大空間,則可考慮在設(shè)置好壓漿管后向這個(gè)空間投入小碎石再噴射壓漿。這樣有利于形成充實(shí)的有較高強(qiáng)度的樁底。

2.2.4 人工鑿孔處理缺陷。如果缺陷范圍大,而且發(fā)生在護(hù)筒內(nèi)或者當(dāng)樁徑大于2m時(shí),可以考慮人工鑿孔處理。

護(hù)筒內(nèi)的缺陷可通過(guò)完全鑿除缺陷部位以上的樁身混凝土來(lái)解決。大直徑樁的缺陷在護(hù)筒以下時(shí),可在樁中心用風(fēng)鎬鑿孔直達(dá)缺陷部位,孔的直徑應(yīng)保證人員能正常操作(建議1.2m以上),然后人工清除軟弱部分,再噴水清洗孔壁,抽干水并清除雜物后用串筒澆筑混凝土。如果在鑿孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重漏水,可在樁外旋噴水泥帷幕,形成強(qiáng)度后再繼續(xù)施工。由于要堵水,旋噴孔的間距應(yīng)適當(dāng)加密。人工鑿孔處理可以較為徹底地清除缺陷處的軟弱部分,而且是干澆混凝土,質(zhì)量比較有保障,成本也不高,適合于處理位置較集中的缺陷。

2.3 補(bǔ)強(qiáng)措施 對(duì)于樁底處混凝土與基巖結(jié)合不好的管柱,可采用以下的補(bǔ)強(qiáng)措施:

2.3.1 利用質(zhì)量檢查的鉆孔,在管柱底與基巖夾層標(biāo)高處進(jìn)行輻射方向的高壓射水(射水管可利用鉆取芯樣的鉆桿,底端裝置噴嘴)把砂土沖入管孔內(nèi),用鉆桿提筒將砂子提出。該向工作需反復(fù)進(jìn)行,直至砂土清除干凈為止。

2.3.2 砂土提取干凈后,仍利用射水管進(jìn)行水下壓漿,水泥灰漿采用的水灰比為1:0.5。壓漿時(shí)壓漿嘴的輻射方向控制在正對(duì)柱底夾層空隙位置,徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿,使壓漿均勻。但初期射入水中的灰漿要被水稀釋,須壓注一定時(shí)間,使后注入的灰漿將稀漿擠向鉆孔上部,直至稀漿排出頂面后停止壓漿。

2.3.3 壓漿完畢后迅速提出壓漿管,立即下一根鋼錠,鋼錠直徑小于芯樣直徑,長(zhǎng)度隨鉆孔深度而定,一般為2m以上,鋼錠表面車(chē)毛或打毛,鋼錠錨入柱底基巖內(nèi)不少于50cm,以增強(qiáng)承載力和水平力。下鋼錠要認(rèn)真探測(cè),如中途有阻,可利用鉆桿壓送,保證達(dá)到要求的位置。

3 鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制

鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量直接影響到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)鉆孔灌注樁的質(zhì)量作了嚴(yán)格的要求,明確規(guī)定了鉆孔灌注樁進(jìn)行無(wú)破損檢測(cè),這一結(jié)果需由設(shè)計(jì)單位確認(rèn)。對(duì)鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制,我們認(rèn)為在現(xiàn)時(shí)代仍應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn):

3.1 對(duì)質(zhì)量控制應(yīng)注重預(yù)防為主,即在施工前做好充分準(zhǔn)備工作,制定相應(yīng)的防范措施,并做到責(zé)任到人。

3.2 嚴(yán)把高質(zhì)量施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)關(guān),只有從嚴(yán)把關(guān),使一流隊(duì)伍、先進(jìn)的工藝、過(guò)硬的設(shè)備進(jìn)場(chǎng)施工,才能使工程質(zhì)量得到保證。

3.3 嚴(yán)把檢測(cè)關(guān)。橋梁鉆孔灌注樁無(wú)破損檢測(cè)是確保施工質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)檢測(cè)手段,應(yīng)對(duì)逐根樁作超聲波法檢測(cè);對(duì)處理后的缺陷樁做二次聲測(cè),若聲測(cè)仍有缺陷,則該樁再輔以承載試驗(yàn)(大應(yīng)變),以確保成樁質(zhì)量及工程的安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

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)仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。橋梁灌注樁屬于隱蔽工程,但由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多,對(duì)其施工過(guò)程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求,對(duì)各種影響因素都必須有詳細(xì)的考慮,如地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護(hù)壁、鋼筋籠的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不嚴(yán),就會(huì)在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量事故,小到塌孔松散、縮頸,大到斷樁報(bào)廢,給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成重大損失,直至延誤工期并對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

在工程實(shí)踐中,處理基樁缺陷的方法還有許多,無(wú)論采用何種方法,都應(yīng)該認(rèn)真分析,綜合考慮處理效果,從實(shí)際條件入手,制定有效可行的基樁缺陷處理措施。

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