橋梁鉆孔灌注樁質(zhì)量缺陷的防治與處理實踐
2009-09-28
隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡便等特點廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。但灌注樁屬于隱蔽工程，大部分是在水下進(jìn)行的，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，質(zhì)量檢查也比較困難，因此對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求，稍有不慎或措施不嚴(yán)就會在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，斷樁就是經(jīng)常發(fā)生且難以處理的病害之一。本文結(jié)合工程實例，詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁斷樁的處治方法，對類似工程將有一定的借鑒作用。
1 工程概述
某高速公路主線橋橋臺基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁設(shè)計，設(shè)計樁長21m，直徑1.2m，樁基地質(zhì)層（樁基剖面圖），底部8m深為中砂礫層，鉆孔灌注樁完成后，在進(jìn)行樁基小應(yīng)變檢測時發(fā)現(xiàn)0＃臺的4＃樁在樁長17.5～18.0m處無樁長反應(yīng)，根據(jù)小應(yīng)變波形圖判斷，確定該樁為“短”樁或斷樁?！ 〗?jīng)對該樁鉆孔鉆桿的長度以及孔深的檢測和灌注砼時埋設(shè)導(dǎo)管長度的原始記錄進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該樁實際施工長度已達(dá)到21m，不可能為短樁，應(yīng)是斷樁，至于斷層以下樁長無檢測應(yīng)變波的反映，只能是斷層比較嚴(yán)重。根據(jù)該樁所斷位置接近樁底，已經(jīng)超過零彎矩點以下的特點，決定使用壓漿補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行處理。
2 補(bǔ)強(qiáng)處理過程
2?1 施工準(zhǔn)備 首先明確現(xiàn)場處理時的各道工序負(fù)責(zé)制，并委派專業(yè)工程師對處理過程進(jìn)行全過程不間斷的控制，保證處理質(zhì)量?！ ∑浯螠?zhǔn)備好所需鉆孔、壓漿等機(jī)具，由于施工現(xiàn)場極不平整，加上灌注樁的樁頭外露鋼筋擋視，須在該樁頭上部搭設(shè)一個懸空工作平臺，以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。 2?2 鉆孔取芯近一步檢查驗證 由于斷層較深近樁底，因此鉆機(jī)在鉆孔過程中一定要不停地對鉆機(jī)主軸進(jìn)行垂直度校正，防止鉆孔到不了17.5～18.0m處就斜到樁壁以外，無法安排下道工序。同時，在鉆機(jī)（可選用砼取芯機(jī)G－210型）鉆孔取芯過程中，要對每節(jié)混凝土芯樣進(jìn)行認(rèn)真分析總結(jié)，密切關(guān)注芯樣的變化情況?！ ‖F(xiàn)場情況表明，該樁取芯到18m以上都完好無損，且無夾泥，混凝土的強(qiáng)度也較好，而在18m后無完整的混凝土，芯樣中除蜂窩狀夾帶個別石料且很不成型的砂漿外，幾乎就是中粗砂。這說明了兩點，其一是小應(yīng)變檢測和實際是相吻合的，基本反映了工程的實際情況；其二證實了該樁鉆孔深度達(dá)到了設(shè)計深度21m，只是在灌注第一盤砼時沒有封住導(dǎo)管，加上沉淀過快，導(dǎo)管在砼開盤前已經(jīng)被中粗砂礫淤埋，之后在操作導(dǎo)管時可能過提，沒有被及時發(fā)現(xiàn)或重視，導(dǎo)致該底樁在3米范圍內(nèi)混凝土沒有成型，發(fā)生斷樁?！ ??3 孔底清淤 根據(jù)上述鉆孔取芯結(jié)果，表明樁底淤積了中粗砂，決定采取清空樁底淤積中粗砂后灌注高標(biāo)號水泥漿進(jìn)行置換處理。 但是采用7cm的鉆桿要將樁底約3.5m3的中粗砂清空是有很大難度的，尤其在中粗砂地質(zhì)中鉆進(jìn)很容易發(fā)生埋鉆事故，因此，要加大清孔頻度?！ 榱朔乐孤胥@事故的發(fā)生，根據(jù)清孔經(jīng)驗，先將鉆頭下到18.5m處不停地清孔，約半小時后有大量的中粗砂沿鉆桿和孔壁陸續(xù)泛出。同時結(jié)合施工規(guī)范，根據(jù)清孔工作量準(zhǔn)備足量純堿（Na2CO3）和聚乙烯。純堿的作用可使PH值加大，使土顆粒分散，使粘粒表面負(fù)電荷增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒提供了條件，增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量；聚乙烯的作用是提高泥漿的使用性能。用純堿、聚乙烯加少量黃土配制成的泥漿用手抓粘而有滴的感覺，即可開始清孔。 在清孔過程中要安排專人對泛砂不停地進(jìn)行排除清理，根據(jù)清出的中粗砂的總量統(tǒng)計，在清孔6小時后基本排盡了孔底3.5m3的中粗砂，之后孔口周壁泛砂已很少，且從孔口涌出大量呈白色的、和清孔時配制的泥漿幾乎一樣的泥漿，這就可以判定孔底基本排盡中粗砂。為了防止孔底周壁中粗砂的涌入，在壓漿前不能停止清孔?！ ??4 壓漿處理 為了保證壓漿能一次性成功，應(yīng)先計算壓漿所需的525＃水泥用量。在配制水泥漿時，盡可能按高標(biāo)號配制，但水泥漿過稠會導(dǎo)致壓注困難，通過多次配制壓注實驗，最后確定水泥漿配制比例為1∶1。剛開始壓注時，將鉆頭埋設(shè)到樁底20.5m處，在壓注過程中，特別要注意對孔口壁的封閉，不能讓水泥漿外溢，只能有少許泥漿甚至清水流淌出來，直到無法壓注為止。隨后打開封閉的孔口壁，這時候如孔口壁處突然冒出大量水泥漿，與注入的配制水泥漿基本一致，補(bǔ)注水泥漿即可停止。為防止在17.5m處有新的斷層或蜂窩現(xiàn)象產(chǎn)生，應(yīng)將鉆頭定位于17.5～18m處進(jìn)行二次補(bǔ)漿，直到壓注不動為止，然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經(jīng)過2小時壓注，壓力達(dá)到2MPa，共用去約2.1m3的水泥漿?！ ∨渲扑酀{時留下試件取樣，28天試件強(qiáng)度達(dá)到32.5MPa，超過樁體原設(shè)計強(qiáng)度。 注漿主要是通過擠密填充補(bǔ)強(qiáng)來保證樁體底部質(zhì)量。為了減少因水泥漿收縮而產(chǎn)生孔隙，可以在配制水泥漿時適當(dāng)加入膨脹劑（按1∶10000比例）?！ ??5 二次取芯驗證 壓注水泥漿屬地下隱蔽工程，具體效果如何，只能通過再次取芯檢測。為了減少二次取芯的難度和費用，待水泥漿終凝后12小時即在原孔位取芯驗證。二次取芯驗證的孔位確定要根據(jù)具體情況而定，二次取芯同樣要注意鉆桿的垂直度及17.5～18m處的芯樣質(zhì)量。經(jīng)過觀測，從樁頂?shù)綐兜?1m處的芯樣都完好密實。待該樁底壓漿強(qiáng)度成型后，再次安排對該樁進(jìn)行小應(yīng)變檢測，檢測表明樁長21.0m，且被判為質(zhì)量較好的A類樁。
3 小結(jié)
從上述處理過程可以看出： ?。?）鉆孔灌注樁在施工過程中，發(fā)生斷樁、短樁或其他質(zhì)量缺陷也是正常的，但處理一定要認(rèn)真，盡量將事故消滅在萌芽狀態(tài)。若發(fā)生了這類事故，要對樁底的斷層位置、地質(zhì)、鉆孔成孔狀況及當(dāng)時原始記錄加以認(rèn)真分析，處理后必須要再進(jìn)行驗證。建議對樁體采用三點壓漿法（三點成等邊三角形，若樁徑1.2m，邊長可取60cm布設(shè)）處理，以保證斷層處通過取芯壓漿后能夠充分密實，達(dá)到樁體完好的程度，按此方案處理斷樁至少有三個優(yōu)點：一是質(zhì)量可靠；二是保證工期，正常10～15天即可處理完畢；三是成本大大降低，如果報廢一根樁，需要費用至少15萬元以上，按此處理僅需1?5萬元左右即可。但是如斷層發(fā)生在樁體中部，則方案確定則應(yīng)慎之又慎?！ 。?）為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在施工過程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中，保證有程序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過大，如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導(dǎo)致孔壁下墜或坍落，樁身夾泥，這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過程中必須每灌注2m3左右測一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，確保樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1?0。
