錦江特大橋沖孔灌注樁施工中出現(xiàn)若干問題的分析與處理措施

湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 410132

1 工程概況

錦江特大橋位于豐城市同田鄉(xiāng),跨越贛江支流錦江河。該橋于2012年7月開工建設(shè),工期為36個(gè)月,全橋總長(zhǎng)1208m，上部構(gòu)造采用40×30m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，每孔10片T梁，共400片T梁。下部構(gòu)造采用柱式橋墩、橋臺(tái),鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。全橋樁基共172根，承臺(tái)/系梁82個(gè)，墩柱/臺(tái)身共164個(gè)。施工采用沖擊鉆成孔,水下C25 混凝土灌注。

2 施工工藝

錦江特大橋的樁基大多采用的是沖擊鉆鉆孔樁，其施工主要工藝為：平整場(chǎng)地、測(cè)量放線、鉆孔、清孔、澆筑水下混凝土施工。本文重點(diǎn)介紹鉆孔和澆筑混凝土工藝流程。

2.1 鉆孔

錦江特大橋采用沖擊鉆成孔。鉆錘由鑄鐵制成，重約5t，十字形狀,外徑為1.48m。為提高其對(duì)石頭的沖擊破碎能力,在鉆錘上加焊合金錐角,用37kW 卷揚(yáng)機(jī)提升鉆錘。

開孔：通常情況下，等鄰孔混凝土灌注后，方可進(jìn)行下一孔的開鉆，主要是防止沖擊振動(dòng)使鄰孔坍壁或鄰孔剛灌注混凝土的凝固。在孔口地質(zhì)為人工填土?xí)r，開孔前在孔內(nèi)多放一些黏土,并加適量粒徑不大于15cm的片石,頂部拋平,用低沖程沖砸,泥漿比重1.3左右。鉆進(jìn)0.5m～1.0m,再回填粘土，繼續(xù)以低沖程沖砸，如此反復(fù)二、三次，必要時(shí)多重復(fù)幾次。待沖砸至鉆頭頂在護(hù)筒下超過1m時(shí)，方可加高沖程正常鉆進(jìn)。

鉆孔：鉆孔過程根據(jù)地質(zhì)情況，采用不同方法鉆進(jìn)。粘土質(zhì)、粉質(zhì)土采用中沖程（0.75m左右），輸入較低稠度泥漿，防止卡鉆、埋鉆；易塌孔的土質(zhì)采用小沖程（0.5m左右），多投黏土提高泥漿的黏度與相對(duì)密度，并填加片石、碎石，使之被擠入孔壁。

抽碴：沖孔至護(hù)筒下4m～5m時(shí)，用抽碴筒抽碴，每鉆進(jìn)0.5m～1.0m抽碴一次，抽至鉆碴明顯減少無粗顆粒為止，抽碴時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水和粘土，使泥漿比重符合要求，沖孔時(shí)每隔3～4h，將鉆頭或抽碴筒在孔內(nèi)上下提放幾次，把下面的泥漿拉上來，以護(hù)孔壁。

刃口的補(bǔ)焊：鉆頭刃口在鉆進(jìn)中不斷磨損，每班應(yīng)進(jìn)行檢查，當(dāng)沖錘尺寸磨損到小于設(shè)計(jì)樁徑或磨鈍時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊，以免造成縮徑或卡鉆事故。為防止卡鉆，一次補(bǔ)焊不宜過多，且補(bǔ)焊后在原孔使用時(shí)，宜先用低沖程沖擊一段時(shí)間，方可用較高沖程鉆進(jìn)。

2.2 澆筑混凝土

導(dǎo)管采用壁厚4mm直徑300mm的鋼管制成，分節(jié)長(zhǎng)度為0.5m～6.0m，導(dǎo)管接頭處采用法蘭加橡膠密封圈連接。導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼、試壓，并試驗(yàn)隔水栓能否順利通過，試水壓力要根據(jù)樁長(zhǎng)確定。導(dǎo)管配置長(zhǎng)度要準(zhǔn)確，導(dǎo)管底部距孔底為40cm。

導(dǎo)管安裝必須嚴(yán)密不漏氣，還要控制好導(dǎo)管的垂直度，防止導(dǎo)管彎曲碰撞孔壁，造成塌孔。導(dǎo)管下放時(shí)，為了防止法蘭連接螺桿掛鋼筋籠，在每個(gè)法蘭處增設(shè)錐形保護(hù)罩。為了加快安裝速度，可根據(jù)吊車最大允許起吊高度及重量，將導(dǎo)管拼裝成長(zhǎng)段進(jìn)行安裝。導(dǎo)管安裝完畢再次進(jìn)行孔深測(cè)量。如果沉渣厚度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行清孔，直到滿足設(shè)計(jì)要求后，填寫隱蔽工程驗(yàn)收記錄表方可灌注混凝土。

混凝土采用集中拌合，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)氖┕し椒?。混凝土必須具有良好的和易性，配合比?yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。坍落度宜為180mm～220mm；選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應(yīng)不大于40mm，采用連續(xù)級(jí)配。導(dǎo)管應(yīng)安裝在樁徑中心，由穩(wěn)固架支固。導(dǎo)管的底部至孔底的距離為0.25m～0.4m，導(dǎo)管安裝完畢后，再次檢查孔底沉渣和孔底泥漿的情況，檢查合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑工作。

為了保證水下混凝土的質(zhì)量，貯料斗內(nèi)混凝土的初存量3m3，同時(shí)保證兩臺(tái)混凝土運(yùn)輸車在旁邊連續(xù)向貯料斗內(nèi)混凝土，以保證首次澆筑時(shí)導(dǎo)管底端能埋入混凝土中1m以上。隨著混凝土的上升，要適當(dāng)提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管低端埋入混凝土面以下的深度應(yīng)為2m～6m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。澆筑時(shí)要有專人測(cè)量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土面的高差和混凝土的澆筑方量。每一根樁的混凝土澆筑必須連續(xù)進(jìn)行，一次完成?？刂谱詈笠淮位炷恋墓嗳肓浚瑧?yīng)保證設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高和混凝土質(zhì)量，灌注樁混凝土的充盈系數(shù)采用1.12。澆筑時(shí)間按初盤混凝土的初凝時(shí)間控制。

混凝土在拌制和澆筑過程中應(yīng)經(jīng)常檢查其質(zhì)量，檢查混凝土原材料的品種規(guī)格和用量，每一工作班不能小于二次；混凝土的坍落度，每個(gè)工班檢查不少于兩次?；炷僚浜媳仍谕饨缬绊懹凶儎?dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查?；炷恋臄嚢钑r(shí)間也應(yīng)隨時(shí)檢查。每根樁的混凝土應(yīng)按規(guī)范或監(jiān)理工程師要求留一組或幾組試塊，檢查樁身的混凝土強(qiáng)度，試塊混凝土在澆筑混凝土同盤的攪拌機(jī)中留取，其制作、養(yǎng)護(hù)、試驗(yàn)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

3 事故分析與處理

沖孔灌注樁施工過程中遇到的質(zhì)量問題及事故較多，本文針對(duì)工程特點(diǎn)就成孔和澆注過程中出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題和事故進(jìn)行分析，并提出處理的措施。

3.1 塌孔

在該工程成孔過程中,大部分基樁都發(fā)生過漏漿,漏漿部位主要發(fā)生在基巖面與其覆蓋層的交接處。在土層中也由于土洞的存在而漏漿,此種情況較少,且由于土洞較大,漿液流失非常迅速而引起塌孔。施工中共曾發(fā)生過16根較為嚴(yán)重的塌孔事故。塌孔的原因則均是由于孔內(nèi)水頭劇降,補(bǔ)漿補(bǔ)水不及而引起?？變?nèi)局部坍塌的現(xiàn)象也多有發(fā)生,如2#樁和3#樁均是在水下混凝土灌注前的清孔過程中孔壁發(fā)生坍塌。

經(jīng)分析，該工程塌孔的原因筆者認(rèn)為主要有二。其一是泥漿的原因，在成孔過程中，泥漿若不能形成很好的泥皮，則泥漿就形不成良好的護(hù)壁作用，因此在沙性土層中沖孔時(shí)，務(wù)必配制合格的泥漿，稠度應(yīng)與土層性質(zhì)相適應(yīng)；其二是如果孔內(nèi)泥漿的比重過小或孔內(nèi)外水頭差過小也會(huì)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

對(duì)事故處理辦法：如塌孔并不嚴(yán)重，可繼續(xù)灌注，并適當(dāng)加快進(jìn)度；如無法繼續(xù)灌注，應(yīng)及時(shí)回填重新成孔。

3.2 卡錘

在該工程成孔過程中,卡錘現(xiàn)象是一個(gè)主要的質(zhì)量事故。根據(jù)本工程特點(diǎn)分析，主要有以下三種原因：一是因?yàn)榭s頸造成的卡錘；二是孔壁有較大孤石，當(dāng)孤石跌落時(shí)卡住沖擊錘；三是換錘后，沖擊錘徑比樁孔徑大，造成卡錘。

在施工過程中，以上三種原因引起的卡錘事故，做了如下處理：對(duì)于第一種因?yàn)榭s頸造成的卡錘，可用潤滑性較好的重泥漿導(dǎo)管循環(huán)，試圖將孔內(nèi)的石子沖出來；對(duì)于第二種情況，先可嘗試用小錐慢慢撞擊錘頭，使卷揚(yáng)機(jī)微微上提，多次嘗試，方可解決問題。如果上述方法不能解決問題，則可采用水下爆破的方法。

3.3 斷樁

斷樁是沖孔灌注樁施工過程中常見的質(zhì)量事故，本工程在施工過程中同樣也出現(xiàn)斷樁事故。結(jié)合工程的實(shí)際，分析主要基于以下兩種原因。第一種情況是在開始澆灌混凝土?xí)r，導(dǎo)管沒有完全被混凝土埋住，會(huì)使泥或水進(jìn)入導(dǎo)管，不能保證持續(xù)地灌注，從而導(dǎo)致出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象；第二種情況是由于土體受擠后，向土體薄弱處傳遞擠壓力，從而使地面出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，形成對(duì)鄰樁的摩擦，構(gòu)成一個(gè)向上的拉力，易使樁斷裂。

斷樁的成因較多，當(dāng)出現(xiàn)斷樁情況時(shí)，處理難度就很大。因此在施工中，要根據(jù)工程的實(shí)際情況，提前發(fā)現(xiàn)問題，提前分析原因所在，以預(yù)防為主。對(duì)于第一種情況，為保證混凝土能夠連續(xù)灌注，可在施工場(chǎng)地設(shè)置兩條混凝土運(yùn)輸通道，同時(shí)應(yīng)使首批灌注的混凝土量滿足埋置導(dǎo)管的深度，一般可不小于1m。對(duì)于第二種情況，首先可嘗試采用小的鉆機(jī)鉆頭十公分取芯，到斷樁的部位，再用注漿機(jī)注如高強(qiáng)度水泥砂漿將斷樁地方壓密實(shí)。其次就是用比較費(fèi)工費(fèi)時(shí)的風(fēng)鎬鑿到斷樁部位為止，清理下部混凝土使表面無浮漿，無松動(dòng)混凝土，用水清洗干凈，然后澆灌混凝土。

4 結(jié)語

沖孔灌注樁施工環(huán)節(jié)多，且具有地下隱蔽工程施工的復(fù)雜性,因此施工過程中容易發(fā)生工程事故。筆者認(rèn)為樁基施工質(zhì)量控制應(yīng)以預(yù)防為主,在施工過程中加強(qiáng)管理、協(xié)調(diào),并制定相應(yīng)監(jiān)督崗位責(zé)任制度,采取科學(xué)、可行的施工方案,盡可能將避免或降低質(zhì)量事故的發(fā)生。

[1]高永璐.沖孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制.丹東海工,2011(00).

[2]吳俊峰.沖孔灌注樁施工中的常見問題及防治措施.福建建筑,2011(04).

[3]劉鵬.淺析建筑工程沖孔灌注樁施工.城市建設(shè)理論研究,2013（08）.