鉆孔灌注樁質(zhì)量通病的成因及其預(yù)防

苗光華

(石家莊公路橋梁建設(shè)集團(tuán))

1 鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量通病

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時(shí)候,以樁頂位置所受的壓力最大,下部承受的壓力相對(duì)較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實(shí)際受力狀況相反,往往是上部混凝土的強(qiáng)度低,中下段混凝土的強(qiáng)度高,若不嚴(yán)格控制,容易出現(xiàn)樁上段強(qiáng)度達(dá)不到質(zhì)量要求的情況。除此之外,還容易出現(xiàn)縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質(zhì)量缺陷,造成樁基承載力的下降,影響到工程結(jié)構(gòu)的安全。

2 影響成樁質(zhì)量的原因分析

2.1 影響樁身上部強(qiáng)度的原因分析

(1)按照施工規(guī)范的規(guī)定,鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥,但在實(shí)際施工過程中,很難將淤泥徹底清除,于是在澆灌第一斗混凝土進(jìn)行封底施工時(shí),孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的,先灌入的混凝土頂升于孔的上面,這樣就容易出現(xiàn)樁上段強(qiáng)度較低的現(xiàn)象。

(2)澆灌混凝土?xí)r,若導(dǎo)管插入混凝土之內(nèi)過深,澆注速度又較快,則容易在孔體深部沉積較多的骨料,加上振搗過程所造成的混凝土的離析,也容易導(dǎo)致樁體上部強(qiáng)度較低的質(zhì)量問題。

2.2 影響其他樁身質(zhì)量的原因分析

(1)混凝土澆注施工中,若導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)過淺(＜1.5m),則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的,而是攤鋪式的,這時(shí)泥漿、泥塊就容易混入混凝土中,進(jìn)而影響到樁身的質(zhì)量。除此之外,若設(shè)計(jì)的樁身直徑過小,則混凝土上翻時(shí)就會(huì)受到孔壁的限制,從而使樁體產(chǎn)生空洞、蜂窩缺陷。

(2)鉆孔灌注樁的承載力主要表現(xiàn)為樁周摩阻力,而樁周摩阻力與孔壁形狀和護(hù)壁質(zhì)量密切相關(guān)。在施工過程中,孔壁的形狀是由鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、鉆桿下降速度和土質(zhì)等因素決定的,泥漿性能(包括容重、黏度膠體率、砂率等指標(biāo))愈好、高程越高,越能保護(hù)好護(hù)壁,其樁周摩阻力愈大,但施工難度加大,費(fèi)用也相應(yīng)提高。

(3)在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環(huán)至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中,施工環(huán)節(jié)多,時(shí)間長(zhǎng),會(huì)在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質(zhì)量。靜置的時(shí)間越長(zhǎng),淤積的淤泥越多。

3 成樁質(zhì)量的控制

3.1 樁上段強(qiáng)度的保證措施

(1)依據(jù)樁徑和樁底的濃度,正確確定出第一斗混凝土的體積,一般可取 1.5～2.0m3,也可以按樁身的設(shè)計(jì)體積的10%加以控制。

(2)成樁質(zhì)量與樁身的澆注高度有關(guān),一般控制成樁高度高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高 0.5～1.0m。待鑿去高出部分的混凝土后,剩余部分不應(yīng)有浮漿和夾泥,混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,否則要返工重澆。

(3)導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)適宜,一般為 2～6m,長(zhǎng)樁可相應(yīng)有所增加。

3.2 樁身質(zhì)量的保證措施

(1)工程施工前,應(yīng)先做 2個(gè)以上的試驗(yàn)鉆孔,通過檢測(cè)鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性和孔底沉淤等指標(biāo),用以核對(duì)所選設(shè)備、工藝方法是否符合技術(shù)要求。檢測(cè)時(shí),孔壁的穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)≮12h,檢測(cè)數(shù)目≮2個(gè)。對(duì)一些重要工程,可視情況相應(yīng)增加測(cè)徑數(shù)量。

(2)護(hù)壁用的泥漿應(yīng)滿足護(hù)壁要求,液面需高于地下水位 0.5m以上,有條件時(shí),以高于地下水位 2m以上更好。若護(hù)壁的泥漿膠體率低、砂率大,則不僅護(hù)壁性能差,而且因其容重較大,勢(shì)必產(chǎn)生沉淀速度過快的問題。

(3)在混凝土灌注前的一段時(shí)間里,須保證孔壁的穩(wěn)定性,不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。為保證孔底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范的技術(shù)要求(端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm),以免影響樁的承載力,鉆孔到設(shè)計(jì)持力層以后,要對(duì)泥漿進(jìn)行循環(huán)稀釋來降低相對(duì)密度,以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外,還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣,要求嚴(yán)格時(shí),在安放鋼筋籠后、下放導(dǎo)管之前仍要進(jìn)行吸渣處理。

(4)吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔,不得有變形損壞。吊放后,先將鋼筋籠在垂直位置上固定好,然后進(jìn)行第二次清孔,檢測(cè)孔底的淤泥厚度,符合規(guī)定后,于 0.5h之內(nèi)開始混凝土的灌注施工。

3.3 混凝土灌注施工的技術(shù)要點(diǎn)

(1)完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時(shí)間要緊湊,不宜過長(zhǎng);混凝土的漿體濃度要恰當(dāng),澆灌量不得低于設(shè)計(jì)值,不然會(huì)降低泥漿的置換率造成夾泥。

(2)導(dǎo)管口距孔底要保持 400mm左右的距離,旋轉(zhuǎn)時(shí)要精確測(cè)量,反復(fù)校核。當(dāng)球塞被壓出導(dǎo)管并灌下一定數(shù)量的混凝土后,應(yīng)將導(dǎo)管緩慢下降 100～200mm,使灌注初期導(dǎo)管被混凝土埋入的深度盡可能加大,以保證底層的混凝土質(zhì)量。

(3)在灌注過程中,要嚴(yán)格把握施工進(jìn)度和時(shí)間,經(jīng)常地略微提升導(dǎo)管,以使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之間且不得＜1m,每間隔15～20min,要對(duì)混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進(jìn)行一次測(cè)量和校核。

(4)若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導(dǎo)管的現(xiàn)象,一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當(dāng),或者是因?yàn)閷?dǎo)管漏水漏漿導(dǎo)致管內(nèi)混凝土與管壁的摩擦力增大、流動(dòng)性降低造成的,要分清原因有針對(duì)性地加以解決,切不要無控制地靠提管消除堵塞。

3.4 樁身質(zhì)量的驗(yàn)收

灌注樁質(zhì)量的檢驗(yàn)內(nèi)容和方法應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定,通常檢測(cè)承載力采用樁荷試驗(yàn)或大應(yīng)變動(dòng)測(cè)法,而檢驗(yàn)樁身質(zhì)量一般是通過對(duì)鉆芯樣實(shí)施超聲波檢測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn),抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的 10%,若工程需要時(shí),還可相應(yīng)增加檢驗(yàn)數(shù)量直至逐根檢查。

4 結(jié) 語

鉆孔灌注樁有許多優(yōu)點(diǎn),但由于施工環(huán)節(jié)多,工藝復(fù)雜,成樁質(zhì)量有可能受到多種因素的干擾和制約,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致樁身承載力的明顯降低,甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。為了確保成樁質(zhì)量和樁基工程的安全,必須對(duì)鉆孔灌注樁的施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測(cè),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施予以補(bǔ)救。