橋梁缺陷樁形成原因及樁基加固處理
2015-05-22
二十世紀(jì)末至今，我國(guó)公路建設(shè)取得了巨大的成就。公路交通的快速發(fā)展為公路橋梁建設(shè)帶來(lái)了良好的機(jī)遇。而在公路橋梁基礎(chǔ)選擇時(shí)，樁基礎(chǔ)以其承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量少、用料省、施工簡(jiǎn)便和改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但也存在著局部的缺陷，筆者結(jié)合多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，給出一些探討性的處理意見(jiàn)，供同仁參考，并希望與同行進(jìn)行交流。
一、缺陷樁形成原因分析以下：
1.部分樁沒(méi)有根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)入樁底持力層部分樁沒(méi)有根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)入樁底的持力層，這是導(dǎo)致樁基工程質(zhì)量差的重要原因，也是造成樁基局部缺陷的關(guān)鍵因素。以某公路為例，在該公路部分路段地層范圍內(nèi)，強(qiáng)風(fēng)化巖面在25-30m，施工記錄中顯示該工程樁基長(zhǎng)度是符合施工要求的，但鉆孔抽芯結(jié)果和大、小應(yīng)變動(dòng)測(cè)結(jié)果都表明存在嚴(yán)重的缺陷，與設(shè)計(jì)要求相差甚遠(yuǎn)，通過(guò)測(cè)量和鉆孔抽芯也表示樁端未入或者入巖的深度不夠，這些問(wèn)題都導(dǎo)致樁基的承受能力不足。
2.部分樁樁身混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量較差有研究表明，部分樁樁身混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量差。這也是造成部分樁基承載力低的主要原因之一。
3.使用時(shí)間長(zhǎng)由于橋梁的長(zhǎng)期使用，受負(fù)荷量大，造成部分樁基局部出現(xiàn)混凝土脫落，鋼筋表面銹蝕。導(dǎo)致樁基的承載力無(wú)法達(dá)到工程使用要求。
二、在樁基澆筑過(guò)程中造成的主要缺陷
1.斷樁
1.1在灌注砼進(jìn)行過(guò)程中，由于導(dǎo)管提漏而引發(fā)了樁基夾泥層和斷樁的問(wèn)題。導(dǎo)管提漏的原因存在幾個(gè)方面：首先，當(dāng)導(dǎo)管堵塞時(shí)會(huì)使用上下振搗法，把混凝土用外力逼出，但如果導(dǎo)管埋藏淺，就很容易出現(xiàn)提漏。其次，由于泥漿過(guò)于粘稠，這就很難估算或測(cè)砼面，導(dǎo)管埋設(shè)在泥漿中就無(wú)法確定砼澆注的高度，使導(dǎo)管提離砼面，也就產(chǎn)生提漏，引起斷樁。
1.2由于注漿的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有一部分的砼已經(jīng)差不多凝結(jié)，混凝土出現(xiàn)硬塊，但隨著時(shí)間的推移，泥漿中的殘?jiān)鼤?huì)逐漸沉積，在砼的表面就會(huì)出現(xiàn)很多沉淀物，這給砼的灌注帶來(lái)了極大的困難，使得堵管與導(dǎo)管無(wú)法拔出，最后導(dǎo)致斷樁。
2.吊腳樁問(wèn)題
2.1如果地下水的壓力過(guò)大、樁尖活瓣受壓、預(yù)制樁尖被打壞時(shí)，水和泥漿就會(huì)進(jìn)入鋼管內(nèi)。
2.2由于樁尖活瓣受壓，拔管是有一定高度要求的，需要拔管達(dá)到一定高度后活瓣才能展開，這會(huì)導(dǎo)致樁基基礎(chǔ)不穩(wěn)定，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)后，樁基周圍便會(huì)出現(xiàn)軟土土質(zhì)。所以，我們必須在施工中預(yù)防活瓣不張開，最好采用密張慢拔的方法，先對(duì)樁基底部反復(fù)翻插幾次，再正常拔管。
2.3鋼筋籠上升灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上升是因?yàn)榛炷翛_出導(dǎo)管底口后，向上的頂托力把鋼筋籠上浮。為了在施工中防止鋼筋籠上升，施工人員在混凝土灌注前，鋼筋籠的頂端必須焊接在固體結(jié)構(gòu)上，或者當(dāng)混凝土灌注頂面與鋼筋籠底部相差距離約1m時(shí)，減緩混凝土灌注的速度；如果混凝土灌注與鋼筋底部相差4m以上，需要拉高導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高出鋼筋籠底2m后再進(jìn)行混凝土灌注。
2.4灌注坍孔坍孔的特征與鉆孔階段出現(xiàn)缺陷較為相似，利用專業(yè)的探測(cè)儀可以檢測(cè)到該問(wèn)題，如探頭無(wú)法達(dá)到混凝土高程，基本可以證實(shí)已經(jīng)發(fā)生坍孔。導(dǎo)致灌注坍孔發(fā)生的主要原因如下:護(hù)筒腳漏水；地下水壓過(guò)高；孔口周圍堆放的重型機(jī)械和各種物品。發(fā)生灌注坍塌時(shí)，如果問(wèn)題不嚴(yán)重，可以使用相關(guān)措施清除里面的殘?jiān)绻麤](méi)有繼續(xù)坍孔，就可以繼續(xù)灌注，如果坍孔不僅沒(méi)有緩解，還在繼續(xù)蔓延，那就應(yīng)將導(dǎo)管及鋼筋骨架拔出，等清孔完成，待孔周圍土質(zhì)已經(jīng)穩(wěn)定后再繼續(xù)灌注。
三、介紹以下幾種處理措施：
1.鑿除法。鑿除法是處理樁基缺陷的最常見(jiàn)方法，它的機(jī)理就是將基樁缺陷部位直接鑿除，再重新澆筑加固。對(duì)于基樁不同的缺陷部分，其鑿除法也各不相同。
2.全斷面鑿除法，如果樁基頂部出現(xiàn)缺陷，就可以采用這種鑿除方法。施工工藝主要是，先將已經(jīng)缺陷的部分全部鑿除，保證鏈接各部分的受力平衡。鑿除后根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)號(hào)進(jìn)行混凝土接樁至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。全斷面鑿除法解決缺陷很徹底，能及時(shí)有效的處理由于缺陷導(dǎo)致了橋梁質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)保證了基樁的穩(wěn)定性，其施工成本較低，但缺點(diǎn)是適用范圍有限，只適合樁基頂部的缺陷處理。
3.側(cè)面開挖鑿除法，當(dāng)樁基缺陷部位與地表層尚有一段距離，但又不是很深的時(shí)候，可以使用這種方法，在缺陷一側(cè)開挖土體至缺陷處，從側(cè)面開始鑿缺陷部位，再根據(jù)缺陷的大小加鋼筋籠進(jìn)行連接，然后根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)號(hào)進(jìn)行混凝土接樁，這樣就能提高混凝土澆筑后的樁基質(zhì)量。
4.樹根樁法。如果橋梁樁基附近有大型的開挖施工，有可能會(huì)引起地表的沉降，造成樁基的變形和損壞，從而降低樁基的承載能力，影響橋梁結(jié)構(gòu)。如果變形程度高或者樁基損害嚴(yán)重，會(huì)大大影響橋梁的使用功能。為了保證橋梁能正常使用，必須加固橋梁樁基，預(yù)防樁基變形和地基下沉。樹根樁法就是解決這一問(wèn)題的有效手段，樹根樁就是就地灌注的小直徑鋼筋混凝土樁直徑通常在75-300mm之間。小直徑灌注樁能豎向、橫向設(shè)置，或者網(wǎng)狀布置，故稱為樹根樁。樹根樁與樹根樁之間的土體以及樹根樁樁頂?shù)穆?lián)系梁共同形成的隔斷墻，能將樁基周圍的大型開挖施工與樁基隔離，減少周圍環(huán)境對(duì)橋梁樁基施工的影響，減少樁基周圍的土體的撓動(dòng)程度，控制樁基周圍土體的變形，保證樁周土體穩(wěn)定，以此來(lái)達(dá)到加固的目的。
5.壓力注漿。壓力注漿是在樁基礎(chǔ)檢測(cè)完成后，通過(guò)地質(zhì)鉆機(jī)在缺陷部位鉆取的取芯孔或樁基礎(chǔ)原有的預(yù)埋注漿管，將水泥或其它化學(xué)漿液采用高壓注入樁中或樁側(cè)（底）。這些漿液經(jīng)過(guò)滲透、壓密、固結(jié)的方式，對(duì)缺陷樁體進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，使樁的整體性和受力狀況得到不同程度的提高以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本方法適用于各種直徑、地層和成孔工藝的局部缺陷樁基礎(chǔ)，在砂礫石層中尤其比較理想，處理效果也較好。
首先，通過(guò)鉆心取樣，如果發(fā)現(xiàn)樁底部缺陷是因混凝土離析造成，再加上樁基在地底下，用鑿除法很困難，只有通過(guò)詳細(xì)分析后再確定施工方案，對(duì)缺陷樁采用高壓水旋噴切割、氣舉排渣等補(bǔ)強(qiáng)方法加固。該方法主要是利用高壓泵產(chǎn)生高壓水噴射流，對(duì)抽芯孔內(nèi)缺陷段進(jìn)行高壓水旋噴切割清洗，讓樁基內(nèi)的砂石脫落，再將脫離下來(lái)的泥土排除，然后再向內(nèi)注漿，混凝土凝結(jié)后可改善樁身砼的膠結(jié)質(zhì)量，達(dá)到加固的目的。
三、總結(jié)
總之，橋梁樁基加固處理，一般都是事后處理，如果我們?cè)谑┕た辈?、設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)中注重質(zhì)量，做好事前防御工作，就能大大減少樁基的缺陷問(wèn)題，還能有效的降低施工成本。
