橋梁鉆孔灌注樁施工中常見問題處理措施
2010-10-25
鉆孔灌注樁是利用不同專業(yè)鉆孔機具，在地基的土石中造成一個直徑為圓形鉆孔，達到設計標高后，將鋼筋骨架掉入鉆孔中，然后通過安放在孔中的導管，直接在水中進行混凝土的灌注作業(yè)，從而形成一棵較粗糙的圓柱式樁基礎。由于其適應性強、成本適中、施工簡便等特點，被廣泛的應用于公路橋梁建設及其他工程領域。橋梁鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，鉆孔、灌注混凝土都是在水下進行的，影響鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，如何有效的避免鉆孔過程中出現(xiàn)鉆頭掉落和灌注水下混凝土過程中發(fā)生斷樁等現(xiàn)象，杜絕混凝土夾渣、不均勻等質(zhì)量弊病，發(fā)生施工質(zhì)量問題后如何恰如其分的處理以確保整個工程質(zhì)量是路橋人一直探討的問題，筆者結(jié)合自己的工程實踐，對橋梁鉆孔灌注樁施工中常見質(zhì)量問題的處理措施進行歸納總結(jié)，以供同仁交流。
1.鉆孔過程中常見問題及處理
1.1 偏斜孔
鉆機安裝時，支撐不好、樁孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起鉆機整體或鉆頭在鉆孔過程中發(fā)生偏斜，導致偏孔。偏斜孔根據(jù)成因不同處理措施如下：
?、?因鉆機傾斜造成的應先移開鉆機，檢查鉆孔壁情況，如鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應加固施工范圍內(nèi)的地基或加大鉆機的支撐面積，而后，重新安裝鉆機恢復施工；鉆孔壁隨時有坍塌可能的，應將鉆孔回填至原地面，待地層靜止穩(wěn)定后重新開始鉆孔。
?、?地質(zhì)構(gòu)造不均勻引起的，先分析清楚巖層走向，爾后采用適當?shù)幕靥盍希ㄒ话銥槠诱惩痢⒓儔A、鋸末等組成的混合物）將鉆孔回填至計算確定的高程處，靜止一段時間后恢復施工?？字行钠钚∮?0cm的，靜止1~2h后可以繼續(xù)鉆孔。孔中心偏差大于20cm的，應根據(jù)情況靜止2h以上，待地層沉積穩(wěn)定后恢復鉆孔施工。穿過傾斜巖層過程中應采用自重較大的復核式牙輪鉆、沖擊鉆慢速鉆孔。
1.2 卡鉆
鉆孔經(jīng)過巖層分界面時相鄰巖層強度差別較大、操作中未及時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應的方法處理：
① 由于“探頭石”引起的卡鉆可適當往下放鉆頭，然后，強力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。元磨高速K12+381譚家灣大橋3-1號樁施工中發(fā)生此類卡鉆現(xiàn)象，采用此方法處理順利提起鉆頭。
?、?因鉆頭穿過巖層突變處導致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法處理。在巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采用此方法。
③ 由于機械故障導致鉆頭在濃泥漿中滯留時間過長造成鉆頭無法提升的現(xiàn)象，應采取插入高壓水管置換泥漿的方法進行處理。
1.3 縮孔
縮孔在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土，特別是流塑性狀態(tài)土層中特有的現(xiàn)象，起原因是此類地層含水量高、塑性大，鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮，導致鉆孔的直徑小于設計的樁直徑。一般采用塊、卵石回填，然后用重量較大的沖擊鉆沖擊，擠緊鉆孔孔壁的辦法處理；或者采用在導正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進行旋轉(zhuǎn)清理。
1.4 掉鉆
由于機械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。發(fā)生掉鉆后應及時采取恰當?shù)姆椒ㄟM行打撈。
?、?如孔壁穩(wěn)定，則直接用鉆機起吊“打撈器”入孔進行打撈。
?、?如孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時，應先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動泥漿以加強鉆孔壁，而后，采用“氣舉法”清除鉆頭上的沉積土和淤泥，確認鉆頭已露出后再實施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時有繼續(xù)坍塌的可能，先在孔內(nèi)安裝長鋼護筒、攪拌樁維護、帷幕法等方法加固鉆孔壁，然后打撈鉆頭。
2.水下混凝土灌注中出現(xiàn)問題的對策
2.1 封底失敗
由于首批混凝土數(shù)量過小、孔底沉渣厚度大等原因?qū)е率着炷凉嘧⑷肟缀?，未實現(xiàn)水下混凝土封底的現(xiàn)象稱為封底失敗。封底失敗后，應立即暫停灌注，及時對孔內(nèi)已灌注的混凝土進行清理。
?、?地層穩(wěn)定性較好的，應采取導管內(nèi)安裝高壓風管進行二次清孔的方法將已灌注的混凝土清理干凈，重新請示監(jiān)理檢查，符合規(guī)范要求后可以重新開始水下混凝土灌注。
② 地層穩(wěn)定性差或高壓清孔的方法不能奏效則應及時拆除導管、拔除鋼筋籠，將鉆機安裝到位，將未灌注的混凝土部分鉆孔回填，待地層沉積穩(wěn)定后用沖擊鉆清除已灌注的混凝土，達到孔底設計標高后，請示監(jiān)理檢查合格后進行水下混凝土灌注。
2.2 卡管
因混凝土和易性差、混凝土中含有大塊骨料或受潮凝固的水泥塊、灌注混凝土沖擊力不足等原因?qū)е滤禄炷凉嘧⑦^程中無法繼續(xù)進行的現(xiàn)象統(tǒng)稱為“卡管”。
?、?由于混凝土質(zhì)量造成的導管堵塞，可以少量（根據(jù)堵管前測量及計算的導管埋深結(jié)果，保證導管最小安全埋深確定）提升導管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土數(shù)量而后快速提升再迅速下放，以沖擊疏通導管的方法進行處理。
?、?由于混凝土沖擊力不足造成的，應及時加長上部導管的長度，而后，以一次性較大量混凝土沖擊灌注達到疏通導管的目的。
③ 采取“二次吹球法”進行處理。具體操作方法：將導管插入已灌注混凝土中0.5~0.8m，而后按照水下封底的方法實施二次封底。
如以上幾種方法處理不能奏效應立即停止，認為已斷樁。
2.3 斷樁
由于灌注中提升導管失誤、混凝土供應中斷（下雨、停電、機械故障等）或?qū)Ч苈┧仍驅(qū)е聦Ч苤幸压嘧⒌幕炷僚c導管的混凝土隔斷，無法繼續(xù)灌注的現(xiàn)象稱為斷樁。在灌注過程中認定發(fā)生斷樁事故后，應立即停止繼續(xù)灌注，提拔導管和鋼筋籠，盡量將損失減少到最小，并采取以下方法處理：
?、?斷樁截面位置處于設計樁全長三分之一以下時，一般采取沖擊鉆清除已灌注部分，再實施原位恢復。元磨高速K18+610窯平大橋3-1#樁在設計樁長約5米處（約全樁長四分之一）處發(fā)生斷樁，采用此方法進行處理效果很好。
② 斷樁截面位置處于設計樁全長三分之二以上且距離孔口深度不大于10m時，先進行鉆孔壁加固，而后進行鉆孔樁的接長比較經(jīng)濟。
?、?斷樁截面位置處于設計樁全長三分之一與三分之二之間的，應對各種處理方法進行對比，選擇經(jīng)濟、可行的處理方法。墩（臺）布置有條件，樁布置改變造成損失較小的，應積極與設計單位聯(lián)系爭取變更設計，元磨高速公路K10+298金山立交橋4-1#樁在設計樁全長約二分之一處發(fā)生斷樁，經(jīng)與設計單位確定后，將4-1#樁用C15片石砼回填至原地面線（報廢該樁），同時，把原4棵φ1.2m樁基礎改為3棵φ1.5m樁基礎，節(jié)約了工期，減少了施工單位的損失；樁布置無法改變但可以加樁的，最好由設計單位提供增加樁方案，實施增加基樁；不具備以上兩類情況的一般應及時采取沖擊鉆處理后原位恢復。
?、?樁長大于40m的樁出現(xiàn)斷樁情況，應對處理方案詳細論證后再行實施，切勿盲目操作以免帶來較大損失。
2.4 鋼筋籠上浮
由于鋼筋籠的加固不可靠或灌注過程中操作因素帶來的鉆孔樁鋼筋籠移位現(xiàn)象統(tǒng)稱為鋼筋籠上浮。發(fā)現(xiàn)鋼筋籠上浮。應立即停止灌注，采取以下措施進行處理：
?、?對于鋼筋籠上浮在1倍直徑以下的可采取有效防止上浮的措施后繼續(xù)灌注。懸吊鋼筋焊縫脫落的，應及時補焊；懸吊鋼筋彎曲的情況應增加鋼管支撐。
?、?nbsp; 鋼筋籠上浮比較嚴重的必須拔出鋼筋籠，比照斷樁處理。
3. 灌注樁成樁后發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷的處理
3.1 樁長小于設計要求
樁長小于設計要求的缺陷可以分為兩類：第一類處理樁頭后，混凝土頂面高程小于設計要求；第二類鉆孔底部沉積的虛渣在清理時未清理干凈導致樁全長小于設計或嵌入基巖深度小于設計。針對以上情況分別采取以下相應措施處理：
① 樁頂高程小于設計要求的原因是混凝土終孔時控制失誤，應采取開挖接長的方法處理。接長施工前，先清理干凈混凝土以上的浮渣和松散混凝土等，將頂面人工鑿修平整。爾后，在護筒防護下開挖接長部分的樁孔。接長部分樁孔直徑應大于設計鉆孔直徑40cm，深度從平整后混凝土面向下不小于接長部分樁孔的直徑的1倍。開挖后，將原灌注的混凝土表面清理干凈，灌注混凝土至設計位置。接長部分混凝土的強度應比原設計提高一個等級，新舊混凝土的結(jié)合面必須作好混凝土的接茬處理。
?、?因鉆孔底部沉積物未清理干凈造成的樁全長小于設計現(xiàn)象處理難度較大。一般可在爭取設計單位同意的前提下，采取樁底部壓漿或者高壓注漿處理。
3.2 樁體混凝土不連續(xù)
由于灌注過程中，發(fā)生孔壁局部坍塌餓雜物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在樁體形成夾層導致鉆孔樁混凝土不連續(xù)。對于此類問題，應積極與設計單位協(xié)調(diào)采取合理措施處理。
?、?對于鉆孔樁底部混凝土夾渣的情況，采取底部壓漿或高壓注漿的方法處理。
?、?樁體的少量夾層或不連續(xù)，用小型沖擊鉆鉆一系列小直徑的孔進行置換清理泥漿和雜物（鉆孔直徑60~75mm，樁中心一個孔，其余3~4個孔分布在以樁中心為圓心，直徑在450mm左右的圓周上），清理后進行高壓注漿處理。此方法處理費用較高，元磨高速K15+417.6南溪河大橋5-3#樁采用此方法處理，費用達15萬元。
?、?對于夾層較嚴重的，在在鉆孔樁中心處鉆一個直徑75mm孔探明缺陷范圍。而后以樁中心為圓心，采用沖擊鉆鉆直徑80~100mm的孔，而后人工入孔清理，清理結(jié)束后，灌注高強混凝土。此類樁的處理費用較高，會給施工單位造成很大損失。
綜上所述，鉆孔樁的處理方法很多，難度也較大，無論采用什么先進的方法處理都將對工程的進度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽帶來不可忽視的影響。因此，我認為在鉆孔樁施工中必須加強施工人員的質(zhì)量意識，責任到人，層層把關，作到每個工序嚴格按照規(guī)范操作，水下混凝土灌注統(tǒng)一指揮、緊張有序，對可能出現(xiàn)的問題制定切實有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故發(fā)生。
