橋梁鉆孔灌注樁質(zhì)量缺陷的成因及對策

谷鴻超

摘要:隨著我國交通基礎(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、成本適中、施工簡便等特點仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。本文著重結(jié)合工程實際對橋梁基樁缺陷的形成原因進行分析,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;質(zhì)量缺陷;處治

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,對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴格要求,對各種影響因素都必須有詳細的考慮,如地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護壁、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,就會在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量事故,小到塌孔松散、縮頸,大到斷樁報廢,給國家財產(chǎn)造成重大損失,直至影響工期并對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。據(jù)統(tǒng)計資料表明,在被檢測的灌注樁中大約有5～10%是有缺陷的,不良地質(zhì)中灌注樁缺陷率更高達14.7%。所以,必須高度重視并嚴格控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量,盡量避免發(fā)生事故及減少事故造成的損失,以利于工程的順利進展。

1 基本情況

該高速公路,全長56.274km,分兩期修建。一期開工建設(shè)的工程內(nèi)容有43.6km的路基工程及橋涵通道等構(gòu)造物,共有鉆孔灌注樁711根。項目所在地區(qū)地貌主要處于黃河、沁河沖積平原內(nèi),地質(zhì)較不穩(wěn)定。K0～K20范圍內(nèi),20m以內(nèi)地層土體主要為黃土狀亞砂土、亞粘土及細、中砂,地下水位深1.0m左右,黃土狀亞砂土軟塑或流塑,細中砂以松散為主,局部中密,屬于較差地質(zhì)段落。該工程發(fā)生的18根缺陷樁較集中分布于這一區(qū)間內(nèi),占總量的2.53%。

2 幾種缺陷樁的成因及對策

2.1 斷樁

2.1.1 形成斷樁原因分析

斷樁是嚴重的質(zhì)量事故。對于誘發(fā)斷樁的因素,必須在施工初期就徹底清除其隱患,同時又必須準備相應(yīng)的對策,預防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時采取補救措施。斷樁產(chǎn)生的原因有以下幾個方面:

2.1.1.1 灌注混凝土過程中,測定已灌混凝土表面標高出現(xiàn)錯誤,導致導管埋深過小,出現(xiàn)拔脫提漏現(xiàn)象形成夾層斷樁。特別是鉆孔灌注樁后期,超壓力不大或探測儀器不精確時,易將泥漿中混合的坍土層誤為混凝土表面。因此,必須嚴格按照規(guī)程用規(guī)定的測身錘測量孔內(nèi)混凝土表面高度,并認真核對,保證提升導管不出現(xiàn)失誤。

2.1.1.2 在灌注過程中,導管的埋置深度是一個重要的施工指標。導管埋深過大,以及灌注時間過長,導致已灌混凝土流動性降低,從而增大混凝土與導管壁的摩擦力,加上導管采用已很落后而且提升阻力很大的法蘭盤連接的導管,在提升時連接螺栓拉斷或?qū)Ч芷屏讯a(chǎn)生斷樁。

2.1.1.3 卡管現(xiàn)象也是誘發(fā)斷樁的重要原因之一。由于人工配料(有的機械配料不及時校核)隨意性大,責任心差,造成混凝土配合比在執(zhí)行過程中的誤差大,使坍落度波動大,拌出混合料時稀時干。坍落度過大時會產(chǎn)生離析現(xiàn)象,使粗骨料相互擠壓阻塞導管;坍落度過小或灌注時間過長,使混凝土的初凝時間縮短,加大混凝土下落阻力而阻塞導管,都會導致卡管事故,造成斷樁。所以嚴格控制混凝土配合比,縮短灌注時間,是減少和避免此類斷樁的重要措施。

2.1.1.4 坍塌。因工程地質(zhì)情況較差,施工單位組織施工時重視不夠,有甚者分包或轉(zhuǎn)包,施工者談不上有什么經(jīng)驗,在灌注過程中,井壁坍塌嚴重或出現(xiàn)流砂、軟塑狀質(zhì)等造成類泥沙性斷樁。這類現(xiàn)象在本工程的斷樁中占有相當大的比例,較為嚴重。而且位置深、難處理,是導致工期無限延期及經(jīng)濟上大量浪費的重要因素之一。

2.1.1.5 另外,導管漏水、機械故障和停電造成施工不能連續(xù)進行,突然井中水位下降等因素都可能造成斷樁。因此應(yīng)認真對待灌注前的準備工作,這對保證樁基的質(zhì)量很重要。

2.1.2 斷樁處理的幾種方法

2.1.2.1 原位復樁。對在施工過程中及時發(fā)現(xiàn)和超聲波檢測出的斷樁,采用徹底清理后,在原位重新澆筑一根新樁,做到較為徹底處理。此種方法效果好、難度大、周期長、費用高,可根據(jù)工程的重要性、地質(zhì)條件、缺陷數(shù)量等因素選擇采用。如K32+686.5萬花分離立交橋1#-3樁及K19+110共產(chǎn)主義總干渠大橋7#-6樁分別采用將孔內(nèi)回填土經(jīng)沉淀后用沖擊錐二次成孔或直接用沖擊錐對已澆成的壞樁進行沖擊二次成孔,重新澆注。

2.1.2.2 接樁。如K7+954.5小橋0#-6樁,在灌注過程中發(fā)生導管焊口破裂,裂縫長30cm,寬0.5cm。設(shè)計樁長為26m,當時水下混凝土已灌注17m,為確保工程質(zhì)量,停止混凝土的澆筑并提前拔出導管。確定接樁方案,首先對樁進行聲測確定好混凝土的部位;其次,根據(jù)設(shè)計提供的地質(zhì)資料表明樁頂以下10m均為粘土層,確定井點降水-開挖-20#素混凝土進行護壁,護壁內(nèi)用?12的鋼筋箍圈以20cm間距進行加固,護壁間連接筋用?12鋼筋以20cm間距布置。第三,挖至合格數(shù)處利用人工鑿毛,按挖孔法混凝土施工方法進行混凝土的澆注。

2.1.2.3 樁芯鑿井法。這種方法說起來容易做起來難,即邊降水邊采用風鎬在缺陷樁中心鑿一直徑為80cm的井,深度至少超過缺陷部位,然后封閉清洗泥沙,放置鋼筋籠,用挖孔混凝土施工方法澆筑膨脹混凝土。此方法日進度0.6m,如果遇到個別樁水處理不好、降不下去,更是困難重重,導致質(zhì)量、工期和經(jīng)濟上的重大損失。如K19+110共產(chǎn)主義大橋6#-3、3#-4、1#-2等幾根樁及K12+087喬廟分離式立交橋3#-1樁均采用此方法,個別樁處理工期長達近6個月,費用達20萬元。

2.2 縮頸

在鉆孔過程中,由于鉆錐磨損或焊補不及時,再或地層中遇到膨脹的軟土、粘土、泥巖等,容易產(chǎn)生縮孔現(xiàn)象。如K10+028.8京廣立交橋2#-4樁,設(shè)計樁長46m,直徑1.5m,在28～30m處出現(xiàn)縮孔,即出現(xiàn)膨脹性軟土,俗稱探頭泥,成孔檢驗不太仿事,但至下鋼筋籠時鋼筋籠下不去,拔出鋼筋籠用鉆錐上下沖擴后仍下不去,回填重新鉆孔反復3次,最后下決心在錐頭上加焊8cm的合金鋼,再度擴大孔徑,成孔后重新澆筑,增加混凝土80余方。

2.3 灌注時發(fā)生井壁坍落

成孔后灌注水下混凝土時發(fā)生坍孔現(xiàn)象,若坍塌不止,應(yīng)將導管拔出,以粘土回填重新成孔;輕微坍落在施工中不易被察覺,聲測時發(fā)現(xiàn)局部裹泥或夾砂現(xiàn)象。如K30+286白馬泉小橋1#-3樁,在距聲測管頂端6.5～7.0m斷面處出現(xiàn)異常情況,AB測面讀數(shù)均勻正常,但BC、AC面無讀數(shù),判定此兩面交匯處可能出現(xiàn)裹泥塊。該標在C聲測管處用鉆機干鉆一直徑為1.2m,距樁頂7m的井,用木板和鋼筋圈加固后,派人從距樁頂6.5m處開鑿,發(fā)現(xiàn)C聲測管處有一高32cm、寬14cm、深16cm的黏土塊。采用清除-鑿出新鮮混凝土2cm-清洗(飽和面干)-高標號混凝土修補,保證了樁的整體性和完整性。根據(jù)實際情況還可以采用壓漿、旋噴等工藝處理樁芯局部夾泥砂或空洞等缺陷,不再贅述。

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。部頒《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》JTJ07198對鉆孔灌注樁的質(zhì)量作了嚴格的要求,增加了6.3.1.5和6.3.1.6條,明確規(guī)定了鉆孔灌注樁進行無破損檢測,這一結(jié)果需由設(shè)計單位的確認。對鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制,我們認為在現(xiàn)時代仍應(yīng)強調(diào)以下幾點:

3.1 對質(zhì)量控制應(yīng)注重預防為主,即在施工前做好充分準備工作,制定相應(yīng)的防范措施,并責任到人。

3.2 嚴把隊伍進場關(guān)?！耙涣麝犖橥稑?、二流隊伍進場、三流隊伍干活兒”的現(xiàn)象在建筑市場上仍然存在。只有從嚴把關(guān),使一流人才、先進的工藝,過硬的設(shè)備進場,就為優(yōu)良工程打下了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.3 嚴把檢測關(guān)。橋梁鉆孔灌注樁無破損檢測是確保施工質(zhì)量的一個重要技術(shù)檢測手段,我們的做法是:A、對承擔本工程樁基無破損檢測任務(wù)的單位和個人進行資格審查;B、逐根樁作超聲波法檢測;C、對處理后的缺陷樁做二次聲測,若聲測仍有缺陷,則該樁再輔以承載試驗(大應(yīng)變),以確保成樁質(zhì)量及工程的安全性。