橋梁鉆孔灌注樁施工過程中問題的分析與探討

苗 成

(杭州市交通工程集團有限公司)

1 橋梁鉆孔灌注樁施工常見問題分析

1.1 鉆孔灌注樁的沉降

鉆孔灌注樁施工施工完成后，經(jīng)過荷載試驗測試，當外荷載大至接近樁設計的承載力，譬如樁設計承載力承受力為3 000 kN，而外荷載增至2 400 kN，鉆孔灌注樁就會出現(xiàn)沉降。沉降的程度根據(jù)樁端沉渣的數(shù)量確定，一般樁端沉渣量過多，不僅會導致鉆孔灌注樁失效，還會影響鉆孔灌注樁的評定。筆者認為橋梁鉆孔灌注樁樁底沉渣厚度，端承樁在0.1 m之內(nèi)，磨擦樁在0.3 m之內(nèi)，但往往沉渣不能滿足以上需求，具體原因是泥漿性能不達標，過稀的泥漿導致攜渣能力不夠，過稠的泥漿，則會在鉆孔的孔壁形成較厚的泥皮，減少鉆孔灌注樁的樁徑。

1.2 孔壁坍塌

鉆孔灌注樁的孔壁坍塌問題由不良的復雜地質、違規(guī)埋設的鋼護筒、粘度不足的泥漿、效果差劣的護壁、排水不良孔口、下鋼筋碰撞孔壁、升降機具碰撞孔壁等原因造成的，容易造成埋鉆和卡鉆等質量事故。

1.3 擴孔和縮孔

擴孔或縮孔是由于成孔直徑不規(guī)則以及不良地質現(xiàn)象引起的，擴孔一般表現(xiàn)為局部的孔徑過大，縮孔則是孔徑的超?？s小。前者發(fā)生的原因是地下水呈運動狀態(tài)和土質地層太過松散，在鉆錐擺動幅度過大的時候，輕則出現(xiàn)擴孔，如果因為擴孔后坍塌繼續(xù)，則會影響鉆進，甚至導致坍孔事故。后則是通常表現(xiàn)為鉆進卡鉆、鉆頭難提等跡象，原因主要有二，一是鉆錐焊補時間滯后，磨損嚴重的鉆錐鉆出的孔不符合樁徑設計，二是橡皮土存在地層中，遇到水滯后發(fā)生膨脹，使得孔徑縮小。相比于擴孔，各種鉆孔的方法都有可能導致縮孔發(fā)生。

1.4 鉆孔偏斜

鉆孔偏斜又稱鉆孔彎曲，是指在工程鉆探過程中，鉆孔的實際軸線與設計軸線發(fā)生偏離的現(xiàn)象，橋梁鉆孔灌注樁的鉆孔偏斜超過規(guī)定的限度，會使得地質資料的可靠程度降低和工程質量的降低，導致正常鉆進困難，甚至釀成孔內(nèi)事故。筆者對鉆孔偏斜的問題進行分析，認為主要原因有:鉆孔過程中遇到探頭石頭或者孤石;鉆進過程中遇到料徑大小懸殊的砂卵石層，導致鉆頭受力不均;擴孔較大，導致鉆頭擺動偏向一方;未安置鉆機底座，導致鉆孔不均勻而發(fā)生沉陷和位移;鉆桿彎曲或者接頭不正。

1.5 鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮常見于橋梁鉆孔灌注樁施工的混凝土澆筑，上浮的原因很多，除了一些類似導管提升掛鉤等顯而易見的原因，主要原因還有鋼筋籠底口與混凝土表面過于接近，當導管底口在鋼筋籠底口的2～3 m位置以下，過快的混凝土灌注速度導致混凝土下落并沖出導管底口，向上反沖，因此鋼筋籠上浮。另外當混凝土的量過多，導致導管埋深過大，這樣鋼筋籠在較大反沖力作用下，會出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。

2 橋梁鉆孔灌注樁施工的方法

2.1 控制成孔后孔底沉渣量

鉆孔灌注樁成孔后，應該對孔底的成渣量進行控制。首先是測定地下水位高低和掌握地層穩(wěn)定情況，根據(jù)測定和掌握的數(shù)據(jù)確定泥漿的比重和粘度，譬如地下水位較高的時候，泥漿比重和粘度在規(guī)定范圍內(nèi)適當增大，大約1.1的比重和18 s的粘度，就能夠預防鉆孔灌注樁成孔的坍塌。其次是監(jiān)理人員在鉆孔結束后，監(jiān)督施工單位通過新鮮泥漿的補充，將孔內(nèi)含砂量高和性能較差的泥漿清理出來，然后利用泵吸反循環(huán)二次清孔。再次是監(jiān)理人員在鉆孔完畢后，進行終孔深度的檢查，另外要通過鉆桿和鉆頭或者測繩長度準確性的嚴格檢測，完成對終孔的驗收。最后是泥漿指標的檢測，在檢查沉渣厚度前關閉泥漿泵切斷排渣動力并用測錘檢測沉渣厚度，另外是在清孔結束30 min之內(nèi)灌注混凝土，防止短時間內(nèi)泥漿懸浮顆粒沉淀增大沉渣厚度。

2.2 控制孔壁坍塌

為了有效控制孔壁坍塌，首先是監(jiān)理人員要對場地工程地質勘察報告進行認真審閱，全面了解地層的情況，杜絕不良的復雜地質造成孔壁坍塌;其次是施工單位要嚴格按照規(guī)定進行鋼護筒埋設，使得孔口能夠良好排水，同時還要防止下設鋼筋和升降機具的偏斜造成孔壁碰撞;再次是采用優(yōu)質沖洗液在特殊地層鉆進進行護壁，同時采用正反循環(huán)抑制不穩(wěn)定段地層的坍塌。最后是換漿時間的規(guī)范，一般是不穩(wěn)定地層的鉆孔環(huán)境不宜太快，還有督促施工單位在二次清孔時替換掉高比重泥漿后，進行混凝土的及時灌注，以減少沉渣時間，同時保證樁身的質量。

2.3 擴孔和縮孔的控制

首先是擴孔現(xiàn)象的避免，監(jiān)理人員要對鉆機的固定性和平穩(wěn)性進行定期檢查，并通過鉆進時的減壓進行鉆頭擺動或偏位的防止;成孔過程中不宜快速鉆進，以保證孔壁的良好形成;為確?？變?nèi)泥漿可以對孔壁形成足夠的壓力，要適當保持泥漿的比重和孔內(nèi)的水位;成孔和清孔后，為減少減少孔壁在小比重泥漿中的浸泡時間，應督促施工單位在規(guī)定時間內(nèi)完成水下混凝土灌注。

其次是縮孔的控制，監(jiān)理人員要在鉆孔前掌握地質的第一手資料，根據(jù)準確的地質資料進行不良地質條件土層的判別，譬如遇水膨脹情況等，我們也要通過采用失水率適當?shù)膬?yōu)質泥漿進行護壁和鉆頭直徑的校正，所需成孔直徑必須大于鉆頭直徑20～25 mm。

2.4 鉆孔偏斜的預防和處理

首先是鉆機的安裝，保證一條豎直線上同時有轉盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者，并對三者進行定期檢查和校正;其次，通過增設鉆架上的導向架，解決主動鉆桿較長轉動時上部擺動過大的問題，并通過鉆桿上提引水龍頭的控制，使得鉆孔沿導向架對中鉆進;再次是按部就班檢查鉆桿接頭，發(fā)現(xiàn)主動鉆桿彎曲等情況，應該及時調(diào)整或者調(diào)直;第四是軟、硬地層傾斜地段，通過吊著鉆桿控制進尺，利用回填片或者卵石沖平，再低緩鉆進;第五是在孔偏斜的位置吊住鉆頭上下反復掃孔，使鉆孔正直，如果偏斜情況一般嚴重的，可以將砂粘土回填到偏斜處，等到砂粘土沉積密實后再繼續(xù)鉆進，如果偏斜情況相當嚴重的，可考慮設置少量炸藥進行爆破，然后回填砂類土和砂礫石到爆破位置，進行重新沖鉆。

2.5 鋼筋籠上浮控制

在進行混凝土灌注之前，使懸吊力與鋼筋籠自重處于平衡狀態(tài)。在進行混凝土灌注的過程中，監(jiān)理人員要求施工單位做好以下控制措施:一是將重物加壓于鋼筋籠上，根據(jù)工程實際需求，在鋼筋籠上端焊接比較粗的鋼筋，使鋼筋籠固定在鋼護筒頂部施工平臺上;二是鋼筋籠上用細鋼筋加焊防浮倒刺;三是小步提升導管，保持埋管深度大于等于1.5 m，以防止在混凝土上升至鋼筋籠底部附近時出現(xiàn)的鋼筋籠上浮，同時還要逐步減緩混凝土的灌注速度。

3 結束語

橋梁鉆孔灌注樁工序繁多，工藝專業(yè)性強，技術的要求越來越高，在短時間按質完成水下混凝土施工的隱蔽工程，難免出現(xiàn)這樣那樣的問題。而施工過程中一旦稍有疏忽，輕則影響施工質量，重則釀成質量事故。因此，筆者將對橋梁鉆孔灌注樁施工中常見的問題進行分析，做好施工各項技術的檢測，及時發(fā)現(xiàn)各個施工環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)問題，針對性采取相應的預防和處理措施，以達到有效控制橋梁鉆孔灌注樁質量的目的。

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