橋梁樁基鉆孔灌注樁危害成因分析及防治措施

趙 曉 慶

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中　030600)

1　鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量問題

鉆孔灌注樁因具有工期短、經(jīng)濟(jì)造價低、適應(yīng)能力好的原因而廣泛應(yīng)用于橋梁工程當(dāng)中，而鉆孔灌注樁是隱蔽性的工程，其質(zhì)量應(yīng)該嚴(yán)格控制，以保證工程的整體質(zhì)量，鉆孔灌注樁的質(zhì)量受鉆孔工藝、混凝土配合比、灌注等多方面因素的影響，因此探究鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量問題有助于找出影響質(zhì)量的因素，盡量減少因質(zhì)量事故而產(chǎn)生的損失。

單樁的承載能力是決定施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，橋梁鉆孔灌注樁受到施工工藝的影響，往往樁的上部混凝土強(qiáng)度較小而下部的強(qiáng)度較大，但實際承受荷載壓力時，樁的上部承受的壓力遠(yuǎn)大于下部的壓力，頂部所受的壓力最大，因此在施工時單樁的施工質(zhì)量是必須嚴(yán)格控制的。此外，橋梁鉆孔灌注樁還容易出現(xiàn)縮頸、孔底沉淤、孔壁坍塌等影響樁體承載能力的質(zhì)量問題，這些影響工程結(jié)構(gòu)安全的問題都必須要嚴(yán)格重視起來。

2　成樁質(zhì)量影響因素分析

2.1　鉆孔灌注樁上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響因素分析

鉆孔時，首先對孔底的淤泥清除干凈，淤泥的混入會降低樁體上部的承受強(qiáng)度。在進(jìn)行混凝土澆灌時，如果澆灌的速度過快，容易在下部出現(xiàn)沉積較多混合料的現(xiàn)象，上部的混合料在振搗時易出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，影響樁體上部的承受能力。此外，孔壁的坍塌也是一種重要的病害現(xiàn)象，需引起重視，其中護(hù)筒內(nèi)的水位過低、鉆進(jìn)的時間過短、灌注時間過長等均會引起孔壁坍塌現(xiàn)象。土層中含有較大較硬的雜物，容易引起鉆機(jī)安裝不牢固鉆桿彎曲的情況。

2.2　影響其他樁體質(zhì)量的原因分析

澆筑混凝土施工時，當(dāng)導(dǎo)管插入混凝土的深度小于1 500 mm時，泥塊和泥漿等雜物容易混入混凝土中，對混凝土的攤鋪產(chǎn)生不利影響，影響樁體的質(zhì)量。此外若樁身的直徑過小，混凝土在上升時容易受孔壁的限制，成樁容易發(fā)生蜂窩、中空的情況，影響單樁的承載能力。

3　鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量分析及探討

3.1　施工工藝流程簡介

鉆孔灌注樁需按照相關(guān)的規(guī)范，實現(xiàn)以下幾個目標(biāo)：1)成樁中樁位、樁長、孔底沉渣、樁體材料等指標(biāo)均要滿足設(shè)計的規(guī)定和要求；2)預(yù)留的混凝土試塊的強(qiáng)度、樁體的極限承載能力均要滿足設(shè)計及驗收時應(yīng)達(dá)到的要求；3)樁身應(yīng)保持均勻完整性，避免出現(xiàn)斷裂的情況。下面將重點探討循環(huán)鉆機(jī)成孔的施工工藝，具體工藝流程見圖1。

3.2　鉆孔垂直度要求

鉆孔垂直度是保證鉆孔灌注樁承載力的重要環(huán)節(jié)，鉆機(jī)安裝的位置偏斜、鉆機(jī)所處位置不穩(wěn)定、地面軟硬不均勻或是在土層中有較硬的雜物都會使鉆孔歪斜。護(hù)筒中心的允許偏差是20 mm以內(nèi)，桶頂應(yīng)高出地面10 cm～20 cm，一般使用直徑為200 mm～400 mm的護(hù)筒，在進(jìn)行鉆孔位復(fù)核時，允許偏差不超過2 mm。為防止出現(xiàn)彎曲狀孔的情況，在施工時，安裝導(dǎo)正裝置可以有效避免歪斜樁的情況，此外，施工準(zhǔn)備階段應(yīng)平整場地，當(dāng)所鉆地層不均勻時，宜使用自重較大、硬度剛度較大的鉆機(jī)，防止出現(xiàn)鉆機(jī)易位的情況，且在不均勻地層鉆孔時，速度不能過快，容易損壞鉆機(jī)。

3.3　孔深及孔徑要求

孔深及孔徑也是影響灌注樁承載能力的重要因素。引起鉆孔深度達(dá)不到要求的主要原因為包括測量的誤差及地層的不均勻分布引起的判斷誤差。當(dāng)土層為淤泥質(zhì)軟弱土層或流塑狀態(tài)的粘性土?xí)r，鉆孔容易收縮，出現(xiàn)縮頸情況，對應(yīng)的樁基截面變小，單樁的承載能力達(dá)不到要求。此外，孔徑不滿足要求還會破壞鋼筋籠的保護(hù)層，降低樁基的抗彎壓能力。處理孔徑不足的策略包括采用大一級的鉆頭掃孔、導(dǎo)正器及使用粘稠的泥漿置換土層等多種方法。

3.4　泥漿的要求

泥漿的質(zhì)量決定著鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量及樁體的承載能力，其中比重、粘度等性能指標(biāo)是影響泥漿質(zhì)量的因素。過稀的泥漿粘附能力差，無法形成護(hù)壁的泥膜，因此降低孔壁的穩(wěn)定性，發(fā)生塌孔、縮頸等現(xiàn)象。泥漿過于粘稠，則容易在孔壁形成一層泥皮，對樁體的側(cè)摩阻力產(chǎn)生一定的影響。因此，泥漿的比重、粘度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，比重在1.1～1.2之間，粘度為18 s～25 s為最佳。

3.5　孔底沉渣

孔底沉渣同樣也影響鉆孔灌注樁的承載能力，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，水下灌注樁樁底沉渣厚度對端承樁不得大于1 m，摩擦樁為3 m。

引起沉渣過厚的重要原因是塌孔時清孔時間不足，或泥漿的比重過小等。沉渣過厚使樁底出現(xiàn)軟隔離層，軟隔離層的承載能力不足，影響樁體質(zhì)量。

3.6　混凝土灌注要求

混凝土的施工處于隱蔽部分，易發(fā)生離析、松散等情況，所以混凝土灌注施工應(yīng)嚴(yán)格控制。鉆孔結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行混凝土澆灌，兩道工序緊密銜接?？椎着c導(dǎo)管口的距離應(yīng)把握好，一般控制在40 mm以內(nèi)。因當(dāng)混凝土灌注一定程度且球塞被壓出導(dǎo)管后，此時導(dǎo)管下降約10 mm～20 mm，因此在灌注的初期，應(yīng)盡量增加導(dǎo)管的埋深以確保質(zhì)量。在將混凝土均勻灌入至鋼筋籠時，應(yīng)經(jīng)常提升導(dǎo)管，導(dǎo)管的沉入深度應(yīng)每隔15 min～20 min進(jìn)行一次檢查。導(dǎo)管在混凝土的埋深應(yīng)控制在100 mm～300 mm為最佳。此外，應(yīng)根據(jù)浮漿層厚度及樁頂?shù)臉?biāo)高確定合理的超灌高度，一般取50 mm～199 mm為宜。

4　成樁質(zhì)量檢測

在鉆孔灌注樁結(jié)束施工后，應(yīng)進(jìn)行成樁質(zhì)量檢測，主要包括樁位偏差、鉆芯試驗、混凝土強(qiáng)度試驗等幾個方面。

目前常用的檢測方法主要包括靜荷載試驗法、低應(yīng)變動測法、高應(yīng)變動測法、取芯法、聲波投射法等，實際工程中常選用上述方法的1種～2種相結(jié)合。各種方法各有利弊，各方法的優(yōu)缺點見表1。對成樁檢測的數(shù)量應(yīng)超過總數(shù)量的10%，可以根據(jù)實際情況增加檢測數(shù)量。

表1　成樁檢測方法的比較

5　結(jié)語

橋梁鉆孔灌注樁技術(shù)適應(yīng)范圍廣，具有眾多優(yōu)點，但因施工工藝較為復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、受各種因素的影響，而產(chǎn)生多種質(zhì)量問題。分析橋梁鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量問題，找出影響因素，探究質(zhì)量控制要素，可以指導(dǎo)工程的實際建設(shè)，為橋梁工程的持續(xù)發(fā)展提供有力的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：