鉆孔灌注樁施工質(zhì)量事故分析

張國(guó)永

摘要：文章敘述了鉆孔灌注樁施工中常易發(fā)生的一些質(zhì)量事故，并作了簡(jiǎn)要的分析和總結(jié)，以供施工參考。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；鉆孔灌注樁事故；施工質(zhì)量；施工事故

中圖分類號(hào)：TU443

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)04-0037-02

一、鉆孔灌注樁事故原因分析

鉆孔灌注樁事故：一是發(fā)生在施工(鉆孔、灌注砼)過(guò)程中；二是成樁后試驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷樁(離析、蜂窩、孔洞、夾泥)、斷樁(全斷面夾泥、孔洞)。在施工過(guò)程中發(fā)生的事故是多種多樣的，分析其原因，除地質(zhì)條件、施工技術(shù)水平外，主要是施工準(zhǔn)備工作沒(méi)有做好，因?yàn)闇?zhǔn)備工作的好壞，直接影響鉆孔灌注樁的成敗。

(一)鉆孔施工中的事故

橋梁工程中的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，對(duì)不同的地質(zhì)應(yīng)選擇相應(yīng)的鉆機(jī)。對(duì)第四紀(jì)河床沖擊層(砂土、黏性土、黃土、淤泥)，一般采用回旋鉆機(jī)；對(duì)坡積層。河床砂礫石層一般采用沖擊(或沖抓)鉆機(jī)；對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件(砂礫石膠結(jié)堅(jiān)硬)，含大塊孤石的砂土層互層，采用沖擊鉆與回旋鉆配合鉆孔，或采用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)。

鉆孔過(guò)程中的停鉆事故，通常是選用的鉆機(jī)不適應(yīng)復(fù)雜的地層所致：(1)某大橋河床上層為淤積土及細(xì)砂層，下層為砂礫石層，且膠結(jié)堅(jiān)硬，進(jìn)場(chǎng)的工程潛水鉆機(jī)(回旋鉆)，鉆進(jìn)淤積土、細(xì)砂層后，對(duì)膠結(jié)堅(jiān)硬的砂礫石層鉆進(jìn)困難。每班8h只能鉆進(jìn)20－30cm，遇到大塊孤石，回旋鉆更是無(wú)能為力，導(dǎo)致停鉆。停鉆一個(gè)月后，才引進(jìn)沖擊鉆機(jī)配合沖抓錐進(jìn)行鉆孔，但鉆進(jìn)速度很慢，經(jīng)常損壞鉆頭、修補(bǔ)，每班進(jìn)尺不超過(guò)1m。(2)在河床砂礫石地層中采用沖抓鉆鉆孔時(shí)，雖然錐抓出比鉆孔半徑大的孤石，但大孤石不一定正處于孔中心位置，有時(shí)大孤石一部分嵌在孔壁內(nèi)，沖抓鉆就無(wú)能為力了。只能改用十字頭沖擊錐將大孤石打碎，再用沖抓錐鉆。

采用沖擊、沖抓錐鉆孔常見(jiàn)的事故及處理辦法有：(1)在沖抓錐鉆孔過(guò)程中，當(dāng)砂卵石、碎石掉進(jìn)沖抓錐身內(nèi)，將內(nèi)外套或滑輪卡住，使錐頭不能閉合、張開(kāi)而停鉆，修理抓錐頭繼續(xù)鉆孔。(2)用沖擊錐抓沖孔時(shí)，由于鋼絲繩斷裂、沖擊錐頭掉進(jìn)孔底，如沒(méi)有塌孔，用鐵鉤進(jìn)行打撈，更換鋼絲繩后，再進(jìn)行沖擊鉆孔。(3)在沖孔過(guò)程中，當(dāng)發(fā)生塌孔時(shí)，泥土將錐頭掩埋，不能提升錐頭，如果塌孔不嚴(yán)重，先用高壓射水法將孔內(nèi)泥漿沖出，或用清水循環(huán)將泥漿抽出，再用鋼絲繩起吊錐頭，可以繼續(xù)進(jìn)行沖擊鉆孔。

(二)灌注水下砼施工中的事故

灌注水下砼是鉆孔灌注樁施工中的關(guān)鍵工序，必須做好灌注砼前的準(zhǔn)備工作；灌注水下砼要求必須連續(xù)、迅速在砼初凝之前的限定時(shí)間內(nèi)一次灌成。

在灌注砼的過(guò)程中發(fā)生停灌，造成“缺陷樁”、“斷樁”事故的原因有：

1．孔底沉淤厚度大。(1)在施工中，由于缺少清淤設(shè)備，特別是采用沖擊(抓)鉆機(jī)成孔，經(jīng)常發(fā)生清孔不徹底，沉淤厚度大于允許值。某大橋鉆孔灌注樁為摩擦嵌巖樁(承受樁底反力)，樁長(zhǎng)16m，樁徑1.5m，沉淤厚度最大達(dá)70cm，成樁后經(jīng)超聲波檢測(cè)不合格，需進(jìn)行加固處理。

(2)如果清孔不徹底(未用清水換泥漿循環(huán))，不公沉淤厚度大，而且鉆孔內(nèi)泥漿太稠，在灌注砼時(shí)，展管外的反壓力增大，當(dāng)導(dǎo)管偏離中心靠了孔壁一側(cè)，灌注的砼上翻過(guò)程中可能有稠泥漿卷入砼中，造成夾泥層，發(fā)生“缺陷樁”或“斷樁”事故。(3)孔底沉淤厚度太厚(>20cm)，在灌注第一盤1：2的水泥砂漿時(shí)，由于泥漿反壓力大，泥漿卷放砂漿，孔底灌注砼質(zhì)量差。對(duì)摩擦嵌巖樁將導(dǎo)致“缺陷樁”事故。

2．導(dǎo)管不能“封口”(閉氣)。

3．導(dǎo)管漏水。

4．導(dǎo)管人砼的深度問(wèn)題。在砼灌注過(guò)程中，應(yīng)定時(shí)測(cè)量孔內(nèi)砼頂面高程，以控制導(dǎo)管在砼中的埋深，一般要求導(dǎo)管埋深2～6m，對(duì)于長(zhǎng)樁(>30m)，在灌注樁的下部時(shí)，導(dǎo)管埋深大些(4～5m，不超過(guò)6m)，還要考慮到起吊能力；在灌注樁的上部時(shí)，逐漸減小埋管深度，但埋深不得小于2m。

(1)導(dǎo)管埋深過(guò)大問(wèn)題。當(dāng)導(dǎo)管埋深過(guò)大(>6m)，達(dá)到8～10米，導(dǎo)管提升困難，甚至不能提升導(dǎo)管(導(dǎo)管外埋深的砼將導(dǎo)管卡死)，導(dǎo)致砼停灌(斷樁)事故。某大橋鉆孔灌注樁長(zhǎng)49m，在灌注樁的下部(約30m)時(shí)，砼灌注很順利，由于施工技術(shù)人員思想麻痹，擅離工作崗位(無(wú)人測(cè)量導(dǎo)管深度)，當(dāng)導(dǎo)管埋深約9m，現(xiàn)場(chǎng)只有5噸電動(dòng)葫蘆不能起吊導(dǎo)管(備用的16噸汽車吊不能進(jìn)場(chǎng))。待手忙腳亂想法仍不能提升導(dǎo)管，耽誤灌注砼半個(gè)小時(shí)后，工人繼續(xù)灌注砼至導(dǎo)管埋深約14米時(shí)，部分砼已發(fā)生初凝或終凝，不得不停灌，導(dǎo)至斷樁事故。采用旋噴防滲帷幕樁，人工開(kāi)挖至斷樁部位，漿水抽干，人工澆筑砼，振動(dòng)器搗密實(shí)，完成接樁。

(2)導(dǎo)管埋深過(guò)小問(wèn)題。在灌注砼過(guò)程中，砼灌注不順暢，當(dāng)砼充滿導(dǎo)管和漏斗而不能灌注時(shí)，需要提升導(dǎo)管，并將導(dǎo)管上下蠕動(dòng)，砼才能灌入(孔口能水)，有時(shí)不小心將導(dǎo)管提升過(guò)大，使導(dǎo)管埋深小于2米，如果導(dǎo)管傾斜，孔內(nèi)砼面以上的泥漿水可能反壓或卷入砼中，形成夾泥層，導(dǎo)致“缺陷樁”的質(zhì)量事故。

(3)導(dǎo)管提高砼表面問(wèn)題。某特大橋采用沖擊鉆成孔，在灌注砼3米深時(shí)，由于灌注砼不順暢，在提升導(dǎo)管時(shí)不小心，將導(dǎo)管提升砼表面，導(dǎo)致砼停灌，提出鋼筋籠，重新沖擊已灌砼(3米深)至樁底，再灌注砼成樁。

5．鋼筋籠上浮問(wèn)題。在灌注砼時(shí)(通常砼灌注不久)，有時(shí)會(huì)發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象，有兩種情況：(1)由于導(dǎo)管不居中或?qū)Ч軆A斜，法蘭盤或吊導(dǎo)管的鋼絲繩沒(méi)有扎好，掛住鋼筋籠，當(dāng)提升導(dǎo)管時(shí)把鋼筋籠提起。此時(shí)，可將導(dǎo)管下落一點(diǎn)，晃動(dòng)導(dǎo)管，并將導(dǎo)管移向中心位置，使掛住的鋼筋籠脫開(kāi)，繼續(xù)灌注砼。(2)對(duì)于摩擦嵌巖樁，由于樁長(zhǎng)較短(<20米)，灌注的砼向上翻時(shí)將鋼筋籠浮起。當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時(shí)，應(yīng)暫停灌注砼，將導(dǎo)管提升一段距離，減小導(dǎo)管埋人深度以減小砼上翻的浮力。某大橋河床地質(zhì)為砂礫石地層，鉆孔灌注樁的樁長(zhǎng)16米，鋼筋籠長(zhǎng)度為14.5米，當(dāng)砼灌注深度大于2米時(shí)，鋼筋籠發(fā)生上浮，施工人員臨時(shí)想在鋼筋籠頂端焊接鋼梁，企圖增加反壓力，再重新用沖擊鉆鉆孔。在施工中為防止鋼筋籠上浮，可以采取以下措施：1)在鋼筋籠下端墜些大塊石加重；2)在鋼筋籠上端(樁頭處)固定加重；3)在灌注砼時(shí)，當(dāng)砼面接近鋼筋籠底端，而導(dǎo)管埋深又較大(>3米)，可以將導(dǎo)管提升，使導(dǎo)管埋深在1.5～2米，以減小砼上翻時(shí)的上浮力。

6．砼的配合比及運(yùn)輸問(wèn)題。鉆孔灌注樁大多數(shù)是在水下進(jìn)行砼灌注，砼配合比要求有良好的級(jí)配，水灰比大(塌落度18～22cm)，砂率高，水泥用量多，保證灌注的砼有良好的和易性，足夠的流動(dòng)性。

某大橋在灌注砼時(shí)，沒(méi)有按設(shè)計(jì)配合比拌和砼，進(jìn)場(chǎng)的粗骨料級(jí)配很差，粗骨料未按0.5～2cm、2～4cm分級(jí)，混合料以3～4cm為主(約占80％)，且超粒徑(>5cm)較多(>5％)，砼拌和料采用機(jī)動(dòng)小翻斗運(yùn)輸，河床砂石路不平，

使砼離析嚴(yán)重，造成砼灌注不順暢，經(jīng)常要提升導(dǎo)管并使導(dǎo)管上下蠕動(dòng)，才能灌注砼。一旦離析的砼進(jìn)入導(dǎo)管，由于粗骨料堆積在一起而堵塞導(dǎo)管，導(dǎo)致停灌斷樁的嚴(yán)重事故。

7．灌注設(shè)備發(fā)生故障。灌注水下砼要求連續(xù)，快速在一定的時(shí)間內(nèi)完成。在施工中，如果施工準(zhǔn)備工作較差，機(jī)械設(shè)備不配套，完成率低，又無(wú)備用設(shè)備，有可能因機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，延誤砼灌注時(shí)間而導(dǎo)致停灌事故，常常有以下幾種：

(1)砼拌和機(jī)突然停轉(zhuǎn)，又無(wú)備用拌和機(jī)及時(shí)代替，使砼拌和中斷。某大橋準(zhǔn)備2臺(tái)拌和機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，當(dāng)開(kāi)灌不久，工作的拌和機(jī)故障而停止砼拌和，啟動(dòng)備用拌和機(jī)2個(gè)小時(shí)，在第一臺(tái)故障拌和機(jī)未搶修好時(shí)，第二臺(tái)拌和機(jī)又發(fā)生故障，砼拌和停止，導(dǎo)致砼停灌事故。

(2)外線電路停電，又無(wú)備用發(fā)電機(jī)及時(shí)發(fā)電或者自備一臺(tái)發(fā)電機(jī)而發(fā)生故障停電或者工地配電裝置(盤)功率小，保險(xiǎn)絲燒斷造成斷電，使砼拌和機(jī)、電動(dòng)起吊設(shè)備停止工作。

(3)吊車、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)葫蘆等起吊設(shè)備突然發(fā)生故障，不能起吊砼料罐，和提升導(dǎo)管，某特大橋灌注鉆孔樁水下砼一個(gè)小時(shí)，汽車吊突然發(fā)生故障，搶修2小時(shí)也未修好，導(dǎo)致砼停灌，拔出鋼筋籠，重新沖擊已灌砼(2米)至樁底，再灌注砼成樁。

(4)起吊導(dǎo)管和砼料斗的鋼絲繩斷裂，工地現(xiàn)場(chǎng)又無(wú)備用的鋼絲繩替換，導(dǎo)致砼停灌事故。

(5)砼運(yùn)輸設(shè)備損壞，如砼輸送泵阻塞，或機(jī)動(dòng)翻斗發(fā)生故障，又無(wú)備用的運(yùn)輸設(shè)備代替，導(dǎo)致砼停灌事故。

以上機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障而停止工作，待搶修、排除故障后，已延誤(中斷)砼連續(xù)灌注的時(shí)間，當(dāng)砼停灌超過(guò)2小時(shí)，砼已發(fā)生初凝或終凝，不能繼續(xù)進(jìn)行砼灌注而造成停灌事故。

8．?dāng)囝^樁及樁頭砼不密實(shí)。水下灌注砼是依靠砼的灌注壓力，從下到上自行灌滿樁孔，使灌注的砼達(dá)到密實(shí)的質(zhì)量要求。在灌注的砼接近樁頭部位(<3米)時(shí)，由于“超灌壓力”太小，發(fā)生斷頭樁或樁頭砼不密實(shí)的質(zhì)量問(wèn)題。所謂“超灌壓力”是指導(dǎo)管內(nèi)外砼柱之間的壓力差(砼漏斗高于樁頭至灌注砼面的距離)，即導(dǎo)管內(nèi)的砼柱高度與導(dǎo)管外砼面之間的高差引起的“壓力差”，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，樁頭以上的超灌壓力應(yīng)不小于6米小柱，即導(dǎo)管頂進(jìn)料漏斗應(yīng)高于樁頂(或地面)3米，用吊車吊起砼罐進(jìn)行灌注，才能保證樁頭砼的質(zhì)量(密實(shí))。

當(dāng)灌注的砼面接近樁頭(<3米)時(shí)，因樁孔上部(導(dǎo)管外)泥漿增多，稠度增大，相應(yīng)的反壓力增大，如果超灌壓力小，不能繼續(xù)灌注砼，造成斷頭樁；或者灌注的砼面沒(méi)有達(dá)到超灌高度(大于樁頭設(shè)計(jì)高程的高度為0.2—0.4d，d為樁徑)，由于部分泥漿混入，造成樁頭砼不密實(shí)，強(qiáng)度低的質(zhì)量事故。

發(fā)生“斷頭樁”或“樁頭砼不密實(shí)”的質(zhì)量事故，都需要進(jìn)行開(kāi)挖清理、鑿除，采用人工立模澆筑砼“接樁”的處理方案，如果“接樁”在地下水位以上進(jìn)行比較容易，如果處于地下水位以下接樁，由于抽(排)水問(wèn)題將給人工接樁帶來(lái)極大的困難。

二、結(jié)論

從以上鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中發(fā)生的質(zhì)量事故原因，可以得出結(jié)論：

1．在施工中應(yīng)遵循“嚴(yán)格工藝、精心施工，防檢結(jié)合，以防為主”的原則。

2．做好鉆孔灌注樁施工的準(zhǔn)備工作，既有完善的施工方案，又有完備的應(yīng)急措施。

3．施工中要保證機(jī)具設(shè)備完好，并有備用。

4．施工組織嚴(yán)密，要求人員配齊，分工明確，各盡其職；做到分工合作、統(tǒng)一指揮、緊張有序、忙而不亂；還要責(zé)任到人，獎(jiǎng)罰兌現(xiàn)。

5．樹(shù)立“質(zhì)量第一”克服“麻痹大意”的思想，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高施工技術(shù)水平，力爭(zhēng)鉆孔灌注樁的成功率達(dá)到100％。