公路橋梁鉆孔灌注樁塌孔斜孔成因分析及防治措施

(南平高速建設(shè)有限公司，南平353000)

公路橋梁鉆孔灌注樁塌孔斜孔成因分析及防治措施

■李靖

(南平高速建設(shè)有限公司，南平353000)

本文以建陽水吉大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，分析了公路橋梁鉆孔灌注樁施工中出現(xiàn)的塌孔斜孔成因，并提出預(yù)防措施和解決方法，為類似問題處理提供借鑒。

公路橋梁鉆孔樁處理對(duì)策防治措施

0 引言

鉆孔灌注樁是指采用不同的鉆孔方法，在土體中形成一定直徑的井徑，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架(籠)吊入井孔中，灌注混凝土形成的樁基礎(chǔ)，是當(dāng)前橋梁施工中被廣泛采用樁基形式。它可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層(如各類黏性土、砂土、碎礫石土、風(fēng)化巖及多夾層的巖層)對(duì)地基進(jìn)行加固處理,具有承載力適應(yīng)范圍廣、施工機(jī)具簡單、施工安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)鉆孔灌注樁也存在著施工環(huán)節(jié)較多,技術(shù)要求高,工藝較復(fù)雜,人為因素的影響較大等劣勢,稍有不慎則會(huì)導(dǎo)致至發(fā)生塌孔、斜孔和鋼筋籠上浮偏位等質(zhì)量通病，以致產(chǎn)生病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故,危及樁基工程的安全。

1 工程概況及地質(zhì)情況

寧德至武夷山高速公路水吉互通連接線的建陽市水吉大橋工程，橋長487m，寬度18m，設(shè)計(jì)速度60km/h。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)T梁，(16×30)m；最大橋高約15m，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，樁基礎(chǔ)。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)全部采用鉆孔灌注樁，樁徑有150cm與180cm二種，共有孔樁39根，最長孔樁深40m。

橋區(qū)覆蓋層為殘坡積層(Qe1+d1)粘土，沖、洪積層(Qa1+p1)卵石土。下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3s)泥巖、砂巖及蓬萊組(J3p)砂巖、泥巖。巖石受風(fēng)化程度深，差異風(fēng)化明顯，剝蝕較嚴(yán)重，巖體較破碎，按巖體風(fēng)化及破碎程度劃分為強(qiáng)、中風(fēng)化兩層。

2 鉆孔灌注樁塌斜孔成因分析

在鉆孔灌注樁施工中常遇的通病有以下幾點(diǎn)：(1)樁孔不圓，成梅花形，掏渣筒下入困難；(2)鉆孔偏斜；(3)沖擊鉆被卡提不起來；(4)鉆頭脫落；(5)孔壁坍塌；(6)吊腳樁；(7)流砂(沖孔時(shí)大量流砂涌塞孔底)。在施工過程中，對(duì)于在水中樁施工，塌孔和斜孔現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，這直接影響鉆孔灌注樁質(zhì)量。

2.1 塌孔

塌孔是在成孔過程中孔壁出現(xiàn)局部坍落的現(xiàn)象。在鉆孔過程中，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒細(xì)密的水泡，就表示有孔壁塌陷跡象。此時(shí)，出渣量顯著增加卻不見鉆頭進(jìn)尺，隨之鉆孔負(fù)荷顯著增加，泥漿泵壓力突然上升，極易造成憋泵。所以一旦塌孔，鉆孔便無法正常進(jìn)行，由此易造成掉鉆、埋鉆事故。

2.1.1 塌孔成因

塌孔原因主要有：

(1)在有砂卵石、卵石或流塑淤泥質(zhì)土夾層中成孔，這些土層不能直立而塌落。(2)土質(zhì)松散，泥漿相對(duì)密度不夠，泥漿護(hù)壁不好，使孔壁未形成堅(jiān)實(shí)的泥皮狀態(tài)。(3)松軟地質(zhì)層鉆進(jìn)過快或回轉(zhuǎn)速度過快，空鉆時(shí)間過長，或沖程太大。(4)護(hù)筒埋置過淺，周圍未用粘土緊密填封，下端護(hù)筒孔口漏水、或孔口長期浸泡松軟。(5)成孔后沒有及時(shí)澆筑混凝土，待灌時(shí)間過長或者下鋼筋籠時(shí)掛破孔壁而造成樁孔坍塌。

2.1.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)采取有效措施消除不良地層的影響。對(duì)于雜填土地層，當(dāng)雜填土比較薄時(shí)，可以直接挖除，再用鋼護(hù)筒進(jìn)行護(hù)壁；當(dāng)雜填土比較厚時(shí)，可以通過調(diào)整鉆探工藝來防止其塌孔。(2)重視護(hù)筒埋設(shè)環(huán)節(jié)，在松散易坍的土層中，護(hù)筒的埋置深度適當(dāng)加大，周圍必須用粘土緊密填封，確保護(hù)筒埋置穩(wěn)固、嚴(yán)密。(3)選用優(yōu)質(zhì)泥漿，隨時(shí)注意控制泥漿比重，在松散粉砂土或流砂中鉆孔時(shí)，應(yīng)選用較大比重、粘度的泥漿。選用優(yōu)質(zhì)粘土制作泥漿，要求粘土中不得含有沙石等雜質(zhì)，對(duì)泥漿的相對(duì)密度、粘度、膠體率進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到合格。(4)控制孔內(nèi)水位，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位，地域性水位變化過大時(shí)，采取增高水頭、提高護(hù)筒等方式保證水頭的穩(wěn)定。(5)嚴(yán)格控制鋼筋籠吊放施工，在搬運(yùn)、吊裝過程中，為了防止出現(xiàn)變形，需要將其對(duì)準(zhǔn)孔位，從而使鋼筋籠能夠緩慢、順直、勻速地下落，注意避免碰觸孔壁，加快鋼筋籠的焊接速度，縮短沉放的時(shí)間。(6)嚴(yán)格掌握成孔與灌注的時(shí)間差，防止軟土地層釋放應(yīng)力，保證在地層發(fā)生蠕變前完成鉆孔灌注混凝土。灌注砼時(shí)，提高導(dǎo)管的拆裝效率，盡可能縮短砼的灌注時(shí)間。

2.2 斜孔

斜孔是指成孔后出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲，斜樁斜度超出規(guī)范范圍或樁位偏離設(shè)計(jì)樁位。往往會(huì)在遇到地層巖面傾斜或者大孤石或者探頭石或者土層軟硬無規(guī)律的時(shí)候出現(xiàn)。當(dāng)樁孔垂直偏差大于樁深度的1/100時(shí)，樁基在豎直方向上的承載力會(huì)下降，或造成灌注樁施工時(shí)鋼筋籠難以吊入。

2.2.1 偏斜原因

偏斜原因主要有：

(1)鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，鉆機(jī)底座未安置水平或是產(chǎn)生不均勻沉降。(2)鉆孔中遇有較大孤石或探頭石。(3)作業(yè)時(shí)，鉆桿彎曲，接頭不正。(4)軟硬地層交界處，巖面材質(zhì)硬度相差懸殊，巖面松軟側(cè)鉆進(jìn)，或巖層呈斜狀分布或遇卵石層，鉆頭受力不均造成偏斜。

2.2.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)因鉆機(jī)傾斜方面造成的，安裝鉆機(jī)時(shí)要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，使滑輪軸、護(hù)筒中心、樁位三者在一條垂直線上，并經(jīng)常檢查校正。已造成偏斜的應(yīng)當(dāng)先移開鉆機(jī)，檢查鉆孔壁的實(shí)際情況，如果鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應(yīng)加固處于施工范圍以內(nèi)的地基，加大鉆機(jī)支撐面積，而后，重新安裝鉆機(jī)并開展恢復(fù)施工。

(2)因地質(zhì)構(gòu)造引起的，如遇到不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時(shí)，先明確分析巖層的走向，而后采用相應(yīng)的回填材料(回填材料一般為片石加粘土等組成的混合物)將鉆孔回填至計(jì)算確定的高程處，靜置一段時(shí)間后恢復(fù)施工，并應(yīng)采用自重大的鉆機(jī)，施工時(shí)應(yīng)控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn)。

(3)偏斜較小時(shí)，確定偏斜位置，在偏斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔，以便削去硬土，使孔正直；偏斜嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)回填粘土、片石等組合材料到偏斜處0.5m以上，待沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)，也可以在開始偏斜處設(shè)置少量炸藥(少于1kg)爆破，然后用砂礫石和片石等回填到該位置以上1m左右，待沉積密實(shí)后重新沖鉆。

3 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工看似簡單，實(shí)際還是包含很多技術(shù)內(nèi)涵，既要有經(jīng)驗(yàn)的工人，也需要有懂行的管理者。應(yīng)根據(jù)已探明的地質(zhì)情況防患于未然，遇到問題時(shí)應(yīng)該冷靜分析發(fā)生問題的原因，然后對(duì)癥下藥，否則很難保證灌注樁施工質(zhì)量、安全與進(jìn)度。在橋梁工程的施工中，鉆孔樁是基礎(chǔ)施工環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量將直接影響公路橋梁的承重性、耐久性。而在實(shí)際的施工過程中，鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量會(huì)受到多種因素的干擾和制約，因此，在施工之前對(duì)這些質(zhì)量通病進(jìn)行分析并采取預(yù)防措施，在施工中精心安排、科學(xué)組織、合理排序，對(duì)可能出現(xiàn)的問題制定切實(shí)有效的防范措施，就能確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，只有這樣樁基的質(zhì)量控制才能得到保證。最終保證該建設(shè)環(huán)節(jié)的工程質(zhì)量，為工程整體質(zhì)量的合格奠定基礎(chǔ)。

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(第一冊(cè))土建工程.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[3]吳漢斌.鉆孔樁施工中泥皮的分析及措施[J].建筑技術(shù)，2014(S1): 45-46.

[4]沈忠武.鉆孔樁施工中鋼筋籠偏位及斷樁處理方法.鐵道工程學(xué)報(bào)，2009.5(5):13-15.

[5]賈歡歡.沖擊鉆鉆孔灌注樁施工中事故原因分析及其預(yù)防措施.國防交通工程與技術(shù)，2008，8(增刊二):26-28.