橋梁灌注樁工程質(zhì)量控制探討

歐秀英，陸建軍

(1.廣西壯族自治區(qū)陽朔公路管理局，廣西 陽朔 541999；2.廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

樁基作為橋梁最重要的基礎(chǔ)部分，其施工質(zhì)量直接影響橋梁的整體質(zhì)量，施工中因使用工藝不當(dāng)、施工組織設(shè)計(jì)不到位，管理不嚴(yán)，導(dǎo)致斜孔、漏漿、塌孔、卡錘、埋錘、掉錘、地面塌陷、串孔、斷樁等質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。

1 工程概況

覽勝橋位于陽朔縣新城區(qū)政府辦公區(qū)的西側(cè)，由北向南跨越田家河，橋梁中心樁號(hào)LSLK0+719.174，全跨徑組合(37+60+37)m，主跨為等截面懸鏈箱型拱，邊跨為拱梁組合結(jié)構(gòu)，拱圈為等截面圓曲線拱，腹拱、次腹拱均采用等截面箱型拱，橋梁總長(zhǎng)度為142.28 m，橋梁橫向四幅設(shè)計(jì)，總寬約48 m。工程項(xiàng)目所處位置地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，雁山斷裂、白沙斷裂從新城區(qū)經(jīng)過，兩條斷裂大致平行?，F(xiàn)場(chǎng)勘察資料顯示基巖為灰?guī)r，基巖上覆厚度不等的第四系粉質(zhì)黏土、中砂、卵礫砂。石灰?guī)r巖溶較發(fā)育，在勘察場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造蹤跡。

2 施工難點(diǎn)

(2)汛期長(zhǎng)，洪峰多。金寶河(九大水庫(kù))、遇龍河、栗木河是漓江的分支，三河在大榕樹下游合流匯入田家河，經(jīng)過新城區(qū)在陽朔東街流入漓江。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2016-05-08，遭遇特大洪水，九大水庫(kù)泄洪，田家河水位上漲12 m，2017-07-02，遭遇更大洪水，九大水庫(kù)和漓江上游青獅溏水庫(kù)同時(shí)泄洪，田家河上游三河洪水泛濫，下游漓江反灌頂托，水位上漲高達(dá)23 m，當(dāng)時(shí)樁基隊(duì)伍已進(jìn)場(chǎng)施工，機(jī)械設(shè)備全部被泡，項(xiàng)目部一樓全部被淹。

(3)巖土層結(jié)構(gòu)變化大。本場(chǎng)地位于喀斯特地貌區(qū)，場(chǎng)區(qū)巖溶裂隙發(fā)育，溶洞和土洞分布無序，大小不等，形態(tài)各異。巖性較單一，但差異風(fēng)化作用強(qiáng)烈，巖面坡度變化很大，對(duì)施工將產(chǎn)生不利影響。

3 樁基施工中發(fā)生的常見質(zhì)量事故

在覽勝橋樁基施工中，常見的質(zhì)量事故均有發(fā)生，如斜孔、漏漿、孔壁坍塌、卡錘、埋錘、掉錘、地面塌陷、鋼筋籠上浮、串孔、斷樁等等。分述如下：

(1)斜孔。全橋約20%的樁基施工存在斜孔現(xiàn)象，根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)灰?guī)r巖面凹凸不平，埋深相差懸殊，坡度變化很大。樁基施工過程中容易出現(xiàn)滑樁、懸樁、半懸樁等質(zhì)量問題，在荷載作用下，可能產(chǎn)生樁基失穩(wěn)。

(2)漏漿、孔壁坍塌、地面塌陷。68#樁沖錘正常沖孔鉆進(jìn)過程中，發(fā)生泥漿突然快速漏失，地面瞬間塌陷，鋼護(hù)筒墜入孔內(nèi)的質(zhì)量事故。原因分析：68#樁在層底深度11.40 m以下有2.6 m高的溶洞，充填砂土、卵石及黏性土，上面覆蓋厚8.2 m的沖洪積土層和3.2 m的微風(fēng)化灰?guī)r層。地基存在臨空面，施工遭遇溶洞時(shí)，泥漿大量流失，水動(dòng)力條件急劇變化，水力起降迅速增大，加上巖溶真空或負(fù)壓吸蝕作用，產(chǎn)生水土流失，孔壁失穩(wěn)，溶洞頂板發(fā)生變形坍塌，而引起地面塌陷。

處理措施：用片石和黏土回填至地面，等15 d以上，地層穩(wěn)定后重新開孔沖擊鉆進(jìn)。

經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：樁基施工前，進(jìn)行溶洞注漿處理，既止水又有助于樁基成孔。

(3)鉆進(jìn)時(shí)塌孔。2#樁連續(xù)發(fā)生兩次鉆進(jìn)時(shí)漏漿、孔壁坍塌質(zhì)量事故，第二次發(fā)生漏漿、孔壁坍塌事故時(shí)鉆桿被卡在孔內(nèi)無法撥出。原因分析：因施工單位和其它外界因素等影響，施工單位樁基正常開工時(shí)已接近汛期。為趕工期，施工單位將卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)沖錘自由落體沖擊鉆進(jìn)改為了旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)，但沒有調(diào)整泥漿的性能，相對(duì)密度和黏度太小。鉆進(jìn)時(shí)沒有控制好鉆進(jìn)速度，進(jìn)尺過快，保持不住泥漿面水頭高度，大量漏漿。經(jīng)驗(yàn)證明，巖溶、裂隙發(fā)育地段，不適用旋挖鉆機(jī)成孔。

成語中有很多名詞用作動(dòng)詞的現(xiàn)象，比如“繩之以法”中的“繩”，本來指的是墨線，這里的意思是糾正。“兵不血刃”中的“血”，原意指鮮血，這里指血染。“相形見絀”中的“形”，原意指形狀，這里指比較。[3]

(4)灌注混凝土終孔時(shí)塌孔。106#樁澆灌快要終孔時(shí)，混凝土瞬間塌落消失不見。原因分析：106#樁層底深度5.1 m以下有8 m高的溶洞，充填卵石有黏性土，溶洞下9.72 m的微風(fēng)化石灰?guī)r層有垂直裂隙。并且與106#相鄰的107#樁在與106#樁相近底層深度有11.10 m高的溶洞，充填流塑至軟塑狀黏性土及砂卵石，漏水。故判斷混凝土是往107#溶洞方向滑走。現(xiàn)場(chǎng)采取的處理措施為持續(xù)補(bǔ)灌混凝土直至成樁。

(5)串孔。18#樁混凝土灌注時(shí)發(fā)生與2#樁串孔的質(zhì)量事故。施工單位安排相鄰的18和2#同時(shí)施工，兩孔巖溶存在連接性，是導(dǎo)致串孔質(zhì)量事故發(fā)生的原因。

(6)斷樁。106#樁成樁后超聲波檢測(cè)結(jié)果顯示，樁底沉渣過厚，樁底往上1.8 m處有夾層。106#樁塌孔事故發(fā)生突然，混凝土不能及時(shí)補(bǔ)充供應(yīng)，中止時(shí)間過長(zhǎng)，是產(chǎn)生斷樁的主要原因。施工單位對(duì)該斷樁進(jìn)行了修補(bǔ)處理，處理程序?yàn)椋捍_定工作孔位置→鉆工作孔→清孔→用高壓水旋噴切割斷面層→清除沉渣和夾層不密實(shí)疏松體→清樁→對(duì)斷樁部位進(jìn)行壓漿補(bǔ)強(qiáng)或置入鋼筋束后灌漿處理→檢測(cè)。該樁最終檢測(cè)結(jié)果評(píng)定為二類樁。

4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

覽勝橋場(chǎng)地處于巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，部分鉆孔揭露較多溶洞，多呈串珠狀發(fā)育，局部溶洞規(guī)模較大且大部分充填，另局部基層埋藏深，與附近鉆孔揭露情況差異很大，巖面起伏大，對(duì)施工有不利影響。施工時(shí)必須采取預(yù)防措施并制定應(yīng)急方案。

(1)覽勝橋勘察鉆孔見洞率27.6%，部分溶洞呈串珠狀發(fā)育，溶洞埋深1.4～18.80 m，大部分出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。本次勘察鉆入基巖深度≥5 m，如果增加入巖深度，可能鉆孔見洞率會(huì)大幅提高。在樁基施工前，可根據(jù)溶洞、溶隙的發(fā)育規(guī)模和連通性、充填物性質(zhì)和充填情況，按以下方案分別采用工藝注漿施工技術(shù)，對(duì)溶洞、溶隙進(jìn)行填充、加固。

①本場(chǎng)地部分溶洞較大，洞高在0～20.3 m，大部分有充填，鉆探過程中多漏水。對(duì)洞高較大且無充填或充填或半充填的溶洞，可考慮采用高壓注入低標(biāo)號(hào)素混凝土或水泥砂漿填堵，阻隔巖溶通道的連通；對(duì)于局部較大溶洞，可考慮采用鋼護(hù)筒方案。

②對(duì)半充填的小型溶洞，可用花管低壓注入水泥漿或水泥和水玻璃雙液漿。

③對(duì)全充填的溶洞、溶隙，采用袖閥管中壓加固注漿。

(2)樁基沖擊成孔施工時(shí)，就詳細(xì)了解樁位鉆孔資料，根據(jù)施工方案配制優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔，合理布置泥漿池，預(yù)備填充溶洞或防塌孔的應(yīng)急材料。在沖孔過程中遇溶洞時(shí)按以下措施處理。

①在溶洞范圍內(nèi)沖擊成孔施工時(shí)，繃緊鋼絲繩，小沖程低打緊擊，在沖孔至離溶洞頂板1 m左右時(shí)，加大泥漿比重，用小沖程進(jìn)尺，逐漸將溶洞頂板擊穿。

②穿越溶洞時(shí)，密切注意鋼絲繩情況，判斷是否斜孔。若出現(xiàn)斜孔，先回填片石至彎孔處0.5 m以上，再用錘牙好的樁錘進(jìn)行修孔。修孔時(shí)低打緊擊，慢慢將陡斜巖面修整成水平臺(tái)階，直到整個(gè)沖錘施工接觸面為均質(zhì)巖面才結(jié)束修孔操作。右溶溝、溶槽內(nèi)施工時(shí)，可拋填片石，保持沖錘的作業(yè)面強(qiáng)度均勻，以減少斜孔和卡錘。

③發(fā)現(xiàn)漏漿異常情況，馬上提升沖錘至孔口，按比例拋填片石和袋裝碎塊石和黏土混合料(1∶3)，扎緊口袋，拋填量為填充樁芯高度1.5～2 m，使泥漿面不再下降并穩(wěn)定，采用繃緊鋼絲繩小沖程輕打擠壓堵塞溶洞內(nèi)通道，形成泥石護(hù)壁護(hù)孔。如此反復(fù)操作，直到不再漏漿為止，轉(zhuǎn)入小沖程沖孔固壁成孔，順利穿越溶洞。

(3)覽勝橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)樁間距較小，施工過程中存在一定的影響。18#樁有兩處洞高2.9 m和5.4 m的填充溶洞，2#樁是微風(fēng)化石灰?guī)r層，裂隙發(fā)育，沒有溶洞。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，鉆探揭露無溶洞，樁基施工卻發(fā)現(xiàn)大溶洞，鉆探揭露一層溶洞，樁基施工卻遇到兩層或多層溶洞(串珠狀溶洞)，覽勝橋巖溶強(qiáng)發(fā)育，因此判斷18#和2#之間巖溶存在連通性。在施工過程中應(yīng)注意其相互影響，安排合理的施工工序，確保施工質(zhì)量和安全。

(4)對(duì)于場(chǎng)內(nèi)頻頻發(fā)生的斜孔質(zhì)量問題，分析發(fā)現(xiàn)施工單位采用的是自制簡(jiǎn)易沖擊鉆，配的是四瓣沖擊錘，質(zhì)量偏輕，重心偏高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，六瓣沖擊錘在本場(chǎng)內(nèi)地質(zhì)情況下，成孔比四瓣沖擊錘圓順、規(guī)則，成樁比四瓣沖擊錘小，效率比四瓣沖擊錘高。針對(duì)發(fā)生的斜孔質(zhì)量問題，除了前文第(2)點(diǎn)第②條提到的，還應(yīng)采取以下預(yù)防處理措施：在錘型選擇上應(yīng)盡量選用質(zhì)量大、重心低、錘瓣5～6瓣的沖擊錘。成孔時(shí)隨時(shí)觀察樁錘的磨損和變形程度，及時(shí)修補(bǔ)樁錘，嚴(yán)禁底部上大下小時(shí)仍繼續(xù)使用；沖擊成孔應(yīng)小沖程開孔，使初成孔的孔壁堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順，能起到導(dǎo)向作用；沖擊錘超過錘全高沖程后，再正常沖擊。掏渣或停錘時(shí)，保持泥漿面水頭高度。

(5)場(chǎng)內(nèi)除上述常見質(zhì)量問題外，鋼筋籠上浮、護(hù)筒卷邊變形、卡管、堵管、偏位等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，施工單位應(yīng)加大管理措施，避免甚至杜絕此類因管理不嚴(yán)而引發(fā)的質(zhì)量問題。

5 結(jié)語

樁基施工過程中的每道工序都有可能出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定點(diǎn)。一旦發(fā)生質(zhì)量事故，處理技術(shù)要求高、難度大、費(fèi)時(shí)費(fèi)工費(fèi)錢，有時(shí)處理一根樁，就要花費(fèi)好幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，給工程帶來的損失難以估計(jì)。事故處理的最好方法是避免發(fā)生事故，應(yīng)在開工前收集調(diào)查相關(guān)資料，正確選擇施工工藝、施工機(jī)械設(shè)備，完善施工組織設(shè)計(jì)和施工管理措施，做到事前和事中控制為主、事后處理為輔，要避免發(fā)生質(zhì)量事故，關(guān)鍵是預(yù)防，重點(diǎn)是管理，細(xì)節(jié)決定成敗。