鉆孔灌注樁施工過程中常見的質(zhì)量問題及處理

■楊偉鴻 ■江西有色地質(zhì)探礦工程院，江西 南昌 330038

鉆孔灌注樁具有適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)低、承載力大、施工簡便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路橋梁、房建、市政工程等領(lǐng)域。是民用和工業(yè)建筑工程常用的基礎(chǔ)形式。其施工過程的質(zhì)量控制和對(duì)質(zhì)量問題的處理，對(duì)能否完成施工任務(wù)具有重要意義。結(jié)合某開發(fā)區(qū)入?yún)^(qū)大門樁基施工，對(duì)常見問題及處理方法作簡要闡述，為相似工程提供參考，減小同類問題的發(fā)生。

1 工程概況

某開發(fā)區(qū)入?yún)^(qū)大門樁基工程采用沖(鉆)孔灌注樁，總樁數(shù)8根，樁徑1．0m，鉆孔深度25m。以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖作為樁端持力層，樁端全斷面進(jìn)入持力層深度不小于二倍樁徑。樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35。該場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件簡述如下:(1)填筑土:鉆探揭露厚度0．70～6．60m，主要由粘性土混少量砂礫、碎石和塊石等組成，回填時(shí)間約5年左右，尚未完成自重固結(jié)。由于回填時(shí)未經(jīng)專門壓實(shí)或夯實(shí)處理，均勻性及密實(shí)度相差較大。(2)殘積中液限粘質(zhì)土:揭示厚度1．45～4．40m，可塑狀，主要由長石、石英等礦物風(fēng)化后的粘粉粒組成，粘性較差，韌性中等、遇水易崩解軟化，為場(chǎng)地母巖細(xì)粒花崗巖風(fēng)化殘留原地而成。(3)全風(fēng)化花崗:揭示厚度1．50～7．30m，巖芯成砂土狀，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，原巖結(jié)構(gòu)尚可辨認(rèn)，礦物成分顯著變化，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，遇水易軟化。巖體極破碎。(4)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:厚度2．10～11．55m，堅(jiān)硬土狀或碎塊狀，細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)大部呈散體狀結(jié)構(gòu)或碎塊狀結(jié)構(gòu)，力學(xué)強(qiáng)度較高。遇水易軟化、崩解。

2 主要施工工藝

本工程采用簡易沖擊鉆機(jī)、配十字鉆頭沖擊鉆進(jìn)成孔，利用原土造漿。當(dāng)鉆進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化花崗巖面要求取樣鑒別，直至鉆(沖)進(jìn)至25米(設(shè)計(jì)孔深)終孔。使用吊車配合施工，采用C35商品混凝土灌注，灌注前應(yīng)保證孔底沉渣厚度不大于50mm(設(shè)計(jì)要求)。

簡易沖擊鉆孔機(jī)示意圖

全部8根樁施工完畢后，經(jīng)檢測(cè)全部合格，符合交工要求。

3 成孔過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題及處理

3．1 護(hù)筒冒水

鉆(沖)孔施工時(shí)，考慮到樁徑Φ1．0m，鉆頭采用同一直徑(Φ1．0m)，護(hù)筒內(nèi)徑要求大于鉆頭200mm。場(chǎng)地上部為填筑土，埋設(shè)護(hù)筒周圍的土均勻性、密實(shí)性差;施工中鉆頭升降經(jīng)常對(duì)護(hù)筒造成碰撞;護(hù)筒內(nèi)外水位因附近海面潮汐漲落影響，水位差也較大;導(dǎo)致施工中出現(xiàn)護(hù)筒底漏水、護(hù)筒外壁冒水、護(hù)筒移位和傾斜、護(hù)筒下沉等現(xiàn)象。為了施工順利，主要采取以下措施:(1)在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，利用從其他地方運(yùn)來的造漿性能較好的粘性土，對(duì)護(hù)筒周圍進(jìn)行換填、壓實(shí)。(2)施工中，要求操作人員小心操作，起落鉆頭時(shí)，防止鉆頭碰撞護(hù)筒。如果發(fā)現(xiàn)護(hù)筒外冒水，應(yīng)立即停止沖孔，并用粘性土對(duì)護(hù)筒四周進(jìn)行加固填實(shí)。如遇到護(hù)筒下沉或者發(fā)生位移時(shí)，要求立即停止沖孔，拔出護(hù)筒重新安裝。(3)護(hù)筒設(shè)置應(yīng)比場(chǎng)地高30-40cm，要求保持護(hù)筒內(nèi)有1．0-1．5米的水頭高度。

3．2 掉鉆頭

施工左幅ZK4#孔時(shí)，在孔深16米處，由于作業(yè)人員未能發(fā)現(xiàn)鋼絲繩磨損嚴(yán)重，在提升鉆頭過程中鋼絲繩斷裂，發(fā)生鉆頭掉落在孔內(nèi)的現(xiàn)象，俗稱“掉鉆”。在施工之初，為應(yīng)對(duì)“掉鉆”的現(xiàn)象，項(xiàng)目部要求在鉆頭上部外緣用鋼絲繩繞1-2圈，以利發(fā)生“掉鉆”時(shí)方便撈取鉆頭。事故發(fā)生后，采用直徑32mm螺紋鋼筋自制的三爪倒刺打撈鉤，用鉆機(jī)上的鋼絲繩攜帶入孔內(nèi)，在孔內(nèi)沿徑向反復(fù)勾撈，最終三爪倒刺打撈鉤勾到預(yù)留鉆頭外緣的鋼絲繩，成功打撈起事故鉆頭。

3．3 鉆孔偏斜(或位移)

施工左幅ZK3#孔時(shí)，出現(xiàn)孔位偏斜。由于鉆機(jī)安裝不穩(wěn)，鋼管滾筒沒有很好的固定，施工中也沒有經(jīng)常對(duì)鉆架進(jìn)行水平和垂直校正;沖擊鉆頭反復(fù)沖擊，擺動(dòng)幅度過大，也造成整個(gè)沖擊鉆機(jī)發(fā)生移動(dòng)，造成鉆孔發(fā)生孔位偏斜，甚至位移;進(jìn)入不均勻的地層也容易發(fā)生此現(xiàn)象。為解決這一常見的問題，主要采取以下措施:(1)場(chǎng)地用挖掘機(jī)平整后碾壓夯實(shí)，枕木要求均勻與地面全接觸，鋼滾筒要求固定牢固，施工中要經(jīng)常檢查底座是否發(fā)生位移;(2)施工前，要求對(duì)孔位進(jìn)行復(fù)測(cè)，保證鉆頭中心、主滑輪上的鋼絲繩與護(hù)筒四周護(hù)樁直徑交叉定出的中心在同一鉛垂線上，中心偏差不得大于20mm。(3)為解決不同地層交界處發(fā)生的孔位偏斜，最有效的方法是:在孔位偏斜處，掉住沖擊鉆頭反復(fù)上下掃孔，糾正偏斜的鉆孔。偏斜嚴(yán)重時(shí)，要求重新回填粘土至偏斜處0．5米以上，待鉆孔內(nèi)穩(wěn)定后，再進(jìn)行沖孔。

3．4 孔底沉渣過厚

在施工中，多數(shù)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后測(cè)井，發(fā)現(xiàn)孔底沉渣過厚或吊放鋼筋籠后，沉渣超過規(guī)定要求?？椎壮猎^厚，超過設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)禁進(jìn)行水下混凝土灌注。必須通過二次清孔，用比重在1．2-1．3之間的泥漿，由砂泵通過供漿管輸送到孔底進(jìn)行正循環(huán)，利用泥漿流動(dòng)對(duì)孔底沉渣進(jìn)行不斷沖擊，使沉渣中的泥塊、砂礫、巖屑被帶出孔外，達(dá)到清孔降低沉渣厚度的目的。造成孔底沉渣過量的原因有:施工中，泥漿經(jīng)反復(fù)使用比重變小，難以將孔底沉渣浮起;鋼筋籠在吊放入孔內(nèi)，由于操作不細(xì)心，沒有從鉆孔中心對(duì)中下放，發(fā)生偏移，致使鋼筋籠外緣靠著鉆孔井壁下放，造成井壁護(hù)壁泥皮被鋼筋籠刮落，造成孔底沉渣過量;清孔時(shí)間過短或沒有進(jìn)行二次清孔，孔內(nèi)沉渣還未被完全帶出孔外;鋼筋籠安放好，并且經(jīng)過了二次清孔，由于準(zhǔn)備工作不充分，等待灌注的時(shí)間過長，造成泥漿、鉆渣沉淀。針對(duì)這類問題的處理是:(1)在接近孔底適當(dāng)孔深，投入造漿性能好的粘性土，控制好泥漿的比重和粘度，一般比重在1．2-1．4為宜，盡量不要用清水置換，除非泥漿比重過大。(2)吊放鋼筋籠時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位中心，保持鋼筋籠的中心與樁孔中心在一垂線上，避免鋼筋籠偏移，造成鋼筋籠外緣碰撞、刮削井壁。(3)鉆(沖)至設(shè)計(jì)孔深，清孔時(shí)間盡量長些，當(dāng)沉渣厚度符合要求，應(yīng)立即下鋼筋籠。(4)下好鋼筋籠，再次測(cè)沉渣厚度，如果沉渣量超過規(guī)范(或設(shè)計(jì))要求，應(yīng)用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，直至沉渣厚度符合規(guī)范(或設(shè)計(jì))要求，清孔后泥漿比重在1．15-1．25之間為宜，方可實(shí)施灌注。

4 水下混凝土灌注過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理

4．1 卡管(也稱堵管)

施工中ZK3#樁孔在灌注到距離孔口10-8米處，多次發(fā)生導(dǎo)管內(nèi)混凝土未能流出導(dǎo)管引起卡管。造成此次卡管的直接原因是混凝土中部分粗骨料太大，超過規(guī)范要求的4cm以上，并且因道路阻塞，停滯時(shí)間過長，造成和易性、流動(dòng)性變差，導(dǎo)管內(nèi)的混凝土因停留時(shí)間較長而堵管;混凝土沖擊力不夠也是造成水下混凝土堵管無法繼續(xù)灌注的原因之一。當(dāng)灌注至接近樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，由于孔內(nèi)上部混凝土表面承受大比重泥漿的浸入，壓力較大，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)混凝土無法順利，也是造成堵管的因素。根據(jù)施工前制定的施工方案，要求發(fā)生此類事故，盡量采取以下措施處理:(1)少量提升導(dǎo)管，并加以左右晃動(dòng)，配合敲擊而后快速下落;(2)加大一次性混凝土的灌注量同時(shí)快速提升、下放導(dǎo)管，利用沖擊力使導(dǎo)管內(nèi)的混凝土流出。(3)對(duì)于灌注快接近樁頂標(biāo)高，孔內(nèi)剩余導(dǎo)管長度較短，混凝土沖擊力不足引起的堵管，要求接長上部孔口導(dǎo)管，配合振動(dòng)、上下沖擊、同時(shí)以一次性較大量混凝土灌注達(dá)到?jīng)_擊疏通導(dǎo)管的效果。ZK3#樁孔就是采用了以上3種方法相結(jié)合，解決了卡(堵)管問題。(4)當(dāng)灌注愈接近樁頂標(biāo)高，可以用清水通過供漿管注入孔內(nèi)稀釋導(dǎo)管外泥漿濃度，降低孔內(nèi)泥漿比重，減輕導(dǎo)管內(nèi)外壓力差，幫助導(dǎo)管內(nèi)混凝土順利流出導(dǎo)管。

4．2 鋼筋籠錯(cuò)位

施工中ZK5#出現(xiàn)了鋼筋籠錯(cuò)位。究其原因是:在鋼筋籠對(duì)接時(shí)，下入孔內(nèi)的鋼筋籠在孔口沒有固定好、對(duì)接時(shí)，上下鋼筋籠未對(duì)正;或下導(dǎo)管時(shí)，操作不慎，導(dǎo)管掛住鋼筋籠;或樁孔超徑或保護(hù)塊安放不足，鋼筋籠靠在井壁，造成鋼筋籠偏離樁孔中心。為預(yù)防此事故發(fā)生，處理方法是(1)要求施工人員嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，下鋼筋籠時(shí)，把鋼筋籠對(duì)中固定在孔口綁扎或者焊接在護(hù)筒上。(2)鋼筋籠下入孔內(nèi)，要求用護(hù)筒四周護(hù)樁直徑交叉定出的中心位置進(jìn)行比對(duì)或由測(cè)量人員復(fù)測(cè)，檢查鋼筋籠是否處在樁中心。(3)要求鋼筋籠四周保護(hù)墊塊要安放足夠，不允許遺漏。

4．3 鋼筋籠上浮

在灌注施工中，個(gè)別樁孔發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象。引起鋼筋籠上浮的原因有:鋼筋籠與孔口沒有綁扎牢固;灌注過程中沒有經(jīng)常測(cè)樁深，未能及時(shí)拔卸導(dǎo)管，導(dǎo)致導(dǎo)管埋深過大;或因停電、機(jī)械故障等原因?qū)е鹿嘧r(shí)間過長，使孔內(nèi)上部表面混凝土接近初凝，形成一層硬殼，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土以一定的沖擊速度流出，產(chǎn)生一定的向上的沖力，帶動(dòng)鋼筋籠向上浮。對(duì)于此類事故的處理，主要采取以下措施:(1)下放鋼筋籠要求對(duì)接準(zhǔn)確，并與孔口綁扎固定牢固或者與護(hù)筒焊接在一起。(2)要求勤測(cè)井深，準(zhǔn)確計(jì)算混凝土澆筑的標(biāo)高和導(dǎo)管埋深，做到及時(shí)拆卸導(dǎo)管，控制適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管埋深。(3)灌注前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，盡可能縮短灌注時(shí)間。(4)當(dāng)混凝土接近鋼筋籠底部時(shí)，控制導(dǎo)管埋深1．5-2．0m;當(dāng)混凝土灌注超過鋼筋籠底部2-3m時(shí)，宜把導(dǎo)管提升至鋼筋籠底部上端。灌注混凝土?xí)r，灌漿導(dǎo)管在混凝土中的埋深一般宜保持在2—4m，不宜大于5m和小于1m。嚴(yán)禁把導(dǎo)管拔離混凝土面。發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象，應(yīng)立即停止灌注混凝土，先測(cè)樁深，準(zhǔn)確計(jì)算已經(jīng)澆筑的混凝土標(biāo)高和導(dǎo)管埋深，適當(dāng)提升導(dǎo)管，繼續(xù)灌注，上浮現(xiàn)象可以消失。

4．4 樁頂超灌不足

施工中，個(gè)別樁孔發(fā)生樁頂超灌不足，造成后期接樁。灌注混凝土愈接近樁頂標(biāo)高，難度愈大。由于孔內(nèi)泥漿濃度較大，加上灌注時(shí)間長，孔內(nèi)上部混凝土接近初凝、泥漿中的沉渣沉淀厚度較大等各種因素影響，作業(yè)人員測(cè)井深時(shí)，對(duì)于測(cè)錘是否接觸到實(shí)際灌注的混凝土表面，手感也不明顯，容易造成誤判，造成混凝土已灌注標(biāo)高計(jì)算錯(cuò)誤，導(dǎo)致樁頂超灌不足。為預(yù)防這種情況的發(fā)生，要求施工時(shí)樁頂超灌按0．8-1．0m控制，以避免樁頂超灌不足，增加后期接樁的費(fèi)用，同時(shí)也保證了樁基質(zhì)量。

5 結(jié)束語

灌注樁施工中存在的質(zhì)量問題還有很多的，只有分清楚質(zhì)量事故產(chǎn)生的原因，找出相應(yīng)的處理對(duì)策，質(zhì)量事故是可以避免的，成樁質(zhì)量也是有保證的。在此僅就施工中遇到的一些常見質(zhì)量問題及處理措施做一些闡述，希望對(duì)相似工程有借鑒作用。灌注樁施工工藝日益成熟，施工設(shè)備更加多樣，施工技術(shù)日趨完善，但是施工中的質(zhì)量控制仍要引起工程技術(shù)人員的高度重視。只要認(rèn)真做好施工前的準(zhǔn)備工作，制定完善的預(yù)防措施，施工中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，落實(shí)防治措施，避免質(zhì)量事故的發(fā)生是可以做到的。

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