鉆孔灌注樁斷樁原因分析及預(yù)防措施
2017-04-18
目前，鉆孔灌注樁應(yīng)用十分廣泛，鉆孔灌注樁系地下隱蔽工程，影響其質(zhì)量的因素較多，而且控制難度較大，若忽視就可能產(chǎn)生質(zhì)量問題和事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。
1．產(chǎn)生斷樁的原因分析
斷樁是指鉆孔灌注樁在灌注混凝土的過程中，泥漿或砂礫進(jìn)入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔開并形成上下兩段，造成混凝土變質(zhì)或截面積受損，從而使樁不能滿足受力要求。斷樁是非常嚴(yán)重的質(zhì)量事故。預(yù)防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時(shí)采取補(bǔ)救措施。下面介紹斷樁產(chǎn)生的幾種原因。
1.1灌注時(shí)間長，表層混凝土失去流動(dòng)性，形成硬蓋，而繼續(xù)灌注的混凝土頂破硬層上升，將混有泥漿砂礫的表層覆蓋包裹，是造成斷樁事故的最主要因素導(dǎo)管拆卸過程時(shí)間過長，起重吊裝設(shè)備的作業(yè)能力小，導(dǎo)管內(nèi)壁不夠光滑，塌落度過大，碎石或卵石粒徑過大，沙子過粗或偏細(xì)，級(jí)配的細(xì)度膜數(shù)不好，拌和不均勻，混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，增大導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落阻力，而使混凝土在導(dǎo)管中下不去，造成卡管事故。首批已澆混凝土初凝，流動(dòng)性降低，而續(xù)澆的混凝土沖破頂層上升，在混凝土中夾有泥渣土，形成斷樁。
1.2樁身的截面強(qiáng)度不足引起的斷樁
在設(shè)計(jì)中忽略凍脹力對樁的破壞作用，尤其是對土層較厚入土較深的鋼筋長混凝土樁，只考慮樁身的整體凍拔而忽略了切向凍脹力與樁截面的強(qiáng)度關(guān)系，切向凍脹力大于樁截面的強(qiáng)度，將樁凍拔致斷。灌注時(shí)測深不準(zhǔn)或計(jì)算錯(cuò)誤將導(dǎo)管提升過高，以至導(dǎo)管底部脫離砼層。在施工中，水泥用量不足，混凝土配比不當(dāng)不能滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度。鋼筋混凝土樁的鋼筋未經(jīng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，品質(zhì)低劣，鋼筋的焊接不夠規(guī)范達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
1.3由于塌孔引起的斷樁
因?yàn)楣嘧⑹┕さ木o張連續(xù)，忽略了水頭高度，由于護(hù)筒底口漏水，孔內(nèi)水位降低，使孔內(nèi)水位差減小，不能保持原有靜水壓力。在鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)井護(hù)筒內(nèi)水（泥漿）位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即驟降并冒出氣泡，出渣量顯著增加而不見進(jìn)尺，鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加，應(yīng)懷疑是塌孔現(xiàn)象，可用測深儀探頭或測深錘探測，工地現(xiàn)場一般采用測深錘。若在混凝土灌注中，原停留在孔內(nèi)的測深錘不能上拔或放入測深錘，測得的孔深與原孔深相差較大，可證實(shí)屬塌孔。
1.4導(dǎo)管或?qū)Ч艿卓谶M(jìn)水引起的斷樁
導(dǎo)管的水密性、承壓、抗拉性能不好，隔水設(shè)施差，而導(dǎo)致導(dǎo)管滲水，首批混凝土儲(chǔ)備
量不足，使導(dǎo)管底口進(jìn)水。
1.5接樁時(shí)沒有認(rèn)真處理好多余的那部分樁頭從而引起的斷樁
混凝土澆筑近結(jié)束時(shí)，沒有考慮接樁時(shí)混凝土施工，接樁時(shí)處理不好或清理不好樁頭，導(dǎo)致樁頂混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
2．?dāng)鄻兜念A(yù)防措施
對于斷樁事故關(guān)鍵在于預(yù)防。灌注前要對各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)和崗位進(jìn)行認(rèn)真檢查，制訂有效的預(yù)防措施。灌注中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊，有條不紊；反復(fù)細(xì)心探測砼面，并用理論方法計(jì)算出砼面高度，比較后取砼面低的作為拆卸導(dǎo)管的標(biāo)準(zhǔn)；導(dǎo)管提升應(yīng)勻速、平穩(wěn)，慢慢起升；控制灌注時(shí)間在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。要保證設(shè)備的正常工作，并有備用設(shè)備；灌注前通知配電部門，保證灌注時(shí)供應(yīng)用電；要注意天氣預(yù)報(bào)，合理安排灌注時(shí)間。
總結(jié)以下幾點(diǎn)具體預(yù)防措施：
2.1嚴(yán)密施工組織設(shè)計(jì)，在施工前把一切灌孔的設(shè)備工具都準(zhǔn)備齊全，保證混凝土施工的連續(xù)性，盡量縮短澆筑時(shí)間
導(dǎo)管的分解長度應(yīng)便于拆裝搬運(yùn)，并小于導(dǎo)管提升設(shè)備的提升高度，中節(jié)一般為2m左右，下端可加長至4左右。導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、順直、無局部凸凹，事先在導(dǎo)管內(nèi)擦抹潤滑液，各節(jié)內(nèi)徑應(yīng)大小一致，偏差不能過大，應(yīng)嚴(yán)格控制撥導(dǎo)管、拆卸導(dǎo)管時(shí)間，拆卸導(dǎo)管時(shí)間不應(yīng)大于20分鐘，能縮短盡量縮短時(shí)間，一旦開始灌注，決不能中途停止。為保證混凝土的流動(dòng)性，嚴(yán)格控制塌落度，應(yīng)保證在18～22cm之間，骨料盡可能選用卵石適宜粒徑為O．5～3．0cm，使最大粒徑不大于4．0cm，混凝土初凝時(shí)間不早于5h，如果必要，需加入一些外加劑如緩凝劑，以延長初凝時(shí)間。導(dǎo)管在混凝土中的埋置一般應(yīng)小于2m，最少也不應(yīng)小于1m，最大不應(yīng)超過6m，埋深太大將不利于導(dǎo)管的提升，也給導(dǎo)管內(nèi)混凝土的下降增加阻力，拔導(dǎo)管過猛容易將導(dǎo)管拉斷。另外，還會(huì)使導(dǎo)管在混凝土中埋深過小，易使泥漿涌人底口。
2.2對樁截面抗拉強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，保證材料質(zhì)量及用量，保證截面設(shè)計(jì)強(qiáng)度
由于并不是所有的橋涵設(shè)計(jì)都經(jīng)專門的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。尤其是等級(jí)低的地方道路工程中的中、小橋，在設(shè)計(jì)過程中很少考慮甚至不考慮凍脹力對樁身的危害作用，這就要求在設(shè)計(jì)中必須保證樁身強(qiáng)度，即按地基規(guī)范：
式中：為驗(yàn)算截面應(yīng)力，kPa；K為結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，對于靜定結(jié)構(gòu)為1．2，超靜定結(jié)構(gòu)為1．3；T為總切向凍脹力，kV；P為作用于單樁上的恒載，kN；G為驗(yàn)算截面以上樁自重，kN；F為驗(yàn)算截面以上暖土層對樁周的錨固力，kN；A為驗(yàn)算截面面積，鋼筋混凝土為受拉鋼筋截面積，；為材料允許應(yīng)力，kPa。
每混凝土用量一般不低于350kg，配比實(shí)際標(biāo)號(hào)一般應(yīng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)10％一15％。
對于所用鋼筋，使用之前一定要做力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，質(zhì)量不合格的鋼筋嚴(yán)禁使用，對于鋼筋的焊接工藝，需要焊條級(jí)別，一定要堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)范去實(shí)施。
2.3防止坍孔
在施工中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)觀察施工水位，觀察護(hù)筒四周是否滲水，在水中鉆孔樁施工中，因河流汛期，注意測量河流水位，如發(fā)現(xiàn)水位差降低，應(yīng)及時(shí)采取措施，保證孔內(nèi)水頭高度，要注意不要讓孔口震動(dòng)過大并盡量減輕孔附近重量。塌孔不嚴(yán)重時(shí)，采取改善泥漿性能、加高水頭后進(jìn)行鉆孔：當(dāng)護(hù)筒底口發(fā)生塌孔時(shí)應(yīng)采取護(hù)筒跟進(jìn)、下內(nèi)護(hù)筒等辦法進(jìn)行施工：當(dāng)塌孔嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)盡快回填，采用粘土并加入適量的純堿和水泥，回填高度應(yīng)高于坍孔處2—4m，待其固化后，提高泥漿比霞快速穿過該地層。
2.4防止導(dǎo)管或底口進(jìn)水，加強(qiáng)隔水設(shè)施
導(dǎo)管在灌注混凝土前應(yīng)進(jìn)行必要的水密承壓實(shí)驗(yàn)和接頭抗拉實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格檢查接頭是否嚴(yán)密，焊縫是否破裂，及時(shí)及早的進(jìn)行修補(bǔ)。應(yīng)計(jì)算好首批混凝土的用量。既滿足足夠的埋深，同時(shí)又要充滿導(dǎo)管，以保證混凝土施工連續(xù)性。
2.5多余澆灌及接樁
為保證樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高上應(yīng)多灌一定高度，一般為O．5～lm，在初凝后終凝前挖除。但還應(yīng)保留30cm以上，以待接樁或承臺(tái)施工前鑿除。接樁時(shí)，將多余部分混凝土鑿除后用清水沖洗干凈，然后方可接樁。
3.利用超聲檢測斷樁
利用超聲法對鉆孔灌注樁進(jìn)行檢測,具有檢測精度高,結(jié)果直觀可靠,可以較詳細(xì)查明樁身內(nèi)部缺陷的性質(zhì)、深度位置、范圍大小及嚴(yán)重程度等優(yōu)勢,為控制鉆孔灌注樁樁身完整性質(zhì)量提供了一種有效的檢測方法。通過實(shí)例證明超聲波檢測法能準(zhǔn)確判斷出樁身缺陷的位置,并能對缺陷嚴(yán)重程度做出定量分析,是檢測灌注樁樁身質(zhì)量的一種較好方法。
4.結(jié)束語
橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁質(zhì)量事故引發(fā)的后果相當(dāng)嚴(yán)重，因此制定科學(xué)的施工方案，排除一切可能產(chǎn)生斷樁的不利因素，保證施工安全十分重要。只有嚴(yán)格按照規(guī)范、規(guī)程操作，加強(qiáng)監(jiān)督檢測，才能避免質(zhì)量事故或把質(zhì)量事故降低到最小限度。對已出現(xiàn)問題的樁基、斷樁查找原因分析準(zhǔn)確后，應(yīng)掌握詳盡而準(zhǔn)確的現(xiàn)場資料，及時(shí)組織專家會(huì)診，制定安全可靠而又經(jīng)濟(jì)的處理方案。嚴(yán)把鋼筋材料的進(jìn)料關(guān)，嚴(yán)格焊接工藝要求，嚴(yán)格按照科學(xué)的操作規(guī)程施工，斷樁因素是可以預(yù)防的。
參考文獻(xiàn)：
1吳步峰.某公寓樓小區(qū)樁基工程質(zhì)量分析與處理[J].福建建筑,2010.2
2公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.JTG/TF50-2011
3張躍川.樁基工程施工方案編制[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2009,12
中鐵二十局一公司：李彥澎
