鉆孔灌注樁事故原因分析及其質(zhì)量控制

袁金偉

0 引言

鉆孔灌注樁具備適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、承載力大、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn),因此它是一種被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其他工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)形式。灌注樁是地下工程,具有隱蔽施工的特點(diǎn),因此其安全施工難以控制,必須詳細(xì)考慮各種影響因素,嚴(yán)格要求其施工過(guò)程每一環(huán)節(jié)。而樁基礎(chǔ)施工所處的環(huán)境復(fù)雜,影響其施工質(zhì)量的因素多種多樣,主要包括地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護(hù)壁、鋼筋籠的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不當(dāng),就會(huì)在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量事故,小到塌孔松散、縮頸,大到斷樁報(bào)廢,影響工期并對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以,控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量是避免發(fā)生事故及減少事故造成損失的關(guān)鍵,是工程順利進(jìn)展的基礎(chǔ)。

1 鉆孔灌注樁事故原因分析

1.1 鉆孔施工中的事故

1)鉆機(jī)停鉆。由于基礎(chǔ)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)。例如,沖擊(或總抓)鉆機(jī)適合坡積層、河床砂礫石層;回旋鉆機(jī)專(zhuān)門(mén)為第四紀(jì)河床沖擊層(砂土、黏性土、黃土、淤泥)設(shè)計(jì);沖擊鉆與回旋鉆配合鉆機(jī),或采用地質(zhì)巖心鉆機(jī)則可適用于復(fù)雜的地質(zhì)條件,例如膠結(jié)堅(jiān)硬的砂礫石以及含大塊孤石的砂土層。因此,樁基礎(chǔ)中的停鉆事故很大程度上是因?yàn)檫x用的鉆機(jī)不適應(yīng)復(fù)雜的地層所致[3]。2)錯(cuò)位樁。由于測(cè)量放線(xiàn)錯(cuò)誤,造成橋臺(tái)樁位向河中心偏位,改變了設(shè)計(jì)橋跨,因此不得不廢棄鉆孔灌注樁,重新在正確樁位完成鉆孔灌注樁的施工。3)塌孔。在復(fù)雜地層,尤其是疏松土層、砂層中進(jìn)行鉆孔施工,比較容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。4)偏頭樁。為液積土、砂礫石互層,用沖擊錐沖孔,由于安放鋼筋籠沒(méi)有固定好,灌注混凝土完成后,測(cè)量樁位時(shí)發(fā)現(xiàn)樁頭鋼筋籠偏位超過(guò)規(guī)范的允許值。5)錯(cuò)位孔、樁。在第一根鉆孔樁位測(cè)量放線(xiàn)時(shí),未進(jìn)行復(fù)測(cè)校核,鉆機(jī)就位開(kāi)鉆,結(jié)果導(dǎo)致與其他樁位聯(lián)測(cè)發(fā)現(xiàn)該樁位相錯(cuò),因此必須采用停鉆措施,在鉆孔中回填土、碎石,20 d后重新放線(xiàn)測(cè)定樁位鉆孔,這種事故按程序施工是不應(yīng)該發(fā)生的。

1.2 灌注水下混凝土施工中的事故

1)孔底沉淤厚度大。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。

如果清孔不徹底(未用清水換泥漿循環(huán)),沉淤厚度大,而且鉆孔內(nèi)泥漿太稠,在灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管外的反壓力增大,當(dāng)導(dǎo)管偏離中心靠到孔壁一側(cè),灌注的混凝土上翻過(guò)程中可能有稠泥漿卷入混凝土中,造成夾泥層,發(fā)生“缺陷樁”或“斷樁”事故。

由于泥漿反壓力大,泥漿卷放砂漿,孔底灌注混凝土質(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)。導(dǎo)管距孔底過(guò)高(大于 20 cm),“封口”用的砂漿(1∶2),混凝土備量不足(漏斗、吊頭容積小),“剪球”后砂漿、混凝土沖向孔底,吊斗內(nèi)混凝土沒(méi)有及時(shí)注入泥漏斗連續(xù)不斷充滿(mǎn)導(dǎo)管,不能將導(dǎo)管底口埋住,泥漿水進(jìn)入導(dǎo)管,導(dǎo)致停灌事故。

剪球失敗。“隔水球”一般放在漏斗底(漏斗連接導(dǎo)管處),第一盤(pán)砂漿滿(mǎn)漏斗,第一盤(pán)混凝土裝滿(mǎn)吊斗就位在漏斗上空,剪斷隔水球的鉛絲,漏斗內(nèi)的砂漿沿導(dǎo)管向孔底沖去,同時(shí)未能打開(kāi)懸吊閥門(mén),混凝土不能進(jìn)入漏斗充滿(mǎn)導(dǎo)管,而泥漿水導(dǎo)管底反壓進(jìn)入導(dǎo)管,導(dǎo)致混凝土停灌事故。

懸吊隔水球的鋼絲拉斷。某大橋?qū)⒏羲驊业踉趯?dǎo)管內(nèi)的中部,隔水球以上充滿(mǎn)砂漿,用溜槽將混凝土送入漏斗內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)管,由于綁扎隔水球的鋼絲不牢固,不能承受隔水球以上砂漿、混凝土的自重壓力而被拉斷,隔水球、砂漿緩慢而不連續(xù)下沉,而此時(shí)混凝土還停留在溜槽內(nèi)未注入導(dǎo)管,不能將導(dǎo)管內(nèi)(球下部)的泥水全部擠出導(dǎo)管底口,導(dǎo)致混凝土連續(xù)灌注失敗。

3)導(dǎo)管漏水,導(dǎo)管漏水現(xiàn)象有以下幾種:混凝土灌注不順暢,有時(shí)提升、晃動(dòng)導(dǎo)管,混凝土也不能灌入(孔口不涌水),提升導(dǎo)管時(shí),只見(jiàn)導(dǎo)管上下跳動(dòng),說(shuō)明導(dǎo)管進(jìn)(漏)水了。

灌注混凝土的深度。在混凝土灌注過(guò)程中,應(yīng)定時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面高程,以控制導(dǎo)管在混凝土中的埋深,一般要求導(dǎo)管埋深2 m～6 m,對(duì)于長(zhǎng)樁(大于30 m),在灌注樁的下部時(shí),導(dǎo)管埋深大些(4 m～5 m,不超過(guò)6 m),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2 m。

導(dǎo)管埋深過(guò)大。當(dāng)導(dǎo)管埋深過(guò)大,大于 6 m,達(dá)到8 m～10 m,導(dǎo)管提升困難,甚至不能提升導(dǎo)管,導(dǎo)管外埋深的混凝土將導(dǎo)管卡死,導(dǎo)致斷樁事故。

導(dǎo)管埋深過(guò)小。在灌注混凝土過(guò)程中,有時(shí)導(dǎo)管提升過(guò)大,使導(dǎo)管埋深小于2 m,如果導(dǎo)管傾斜,孔內(nèi)混凝土面以上的泥漿水可能反壓或卷入混凝土中,成夾泥層,導(dǎo)致“缺陷樁”的質(zhì)量事故。

4)鋼筋籠上浮問(wèn)題。在灌注混凝土?xí)r,尤其當(dāng)混凝土灌注不久,可能會(huì)發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象,具體包括:由于導(dǎo)管不居中或?qū)Ч軆A斜,法蘭盤(pán)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。

對(duì)于摩擦嵌巖樁,由于樁長(zhǎng)較短(小于20 m),灌注的混凝土向上翻時(shí)將鋼筋籠浮起。

5)斷頭樁及樁頭混凝土不密實(shí)。

2 成樁質(zhì)量的控制

在成孔的施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制方面應(yīng)著重做好以下幾項(xiàng)工作[5]:1)確保樁身成孔垂直精度。這是灌注樁順利施工的一個(gè)重要條件,否則鋼筋籠和導(dǎo)管將無(wú)法沉放。為了保證成孔垂直精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,應(yīng)采取擴(kuò)大樁機(jī)支承面積使樁機(jī)穩(wěn)固,經(jīng)常校核鉆架及鉆桿的垂直度等措施。2)泥漿護(hù)壁技術(shù)是關(guān)鍵。泥漿護(hù)壁是鉆孔灌注樁施工技術(shù)關(guān)鍵之一。泥漿護(hù)壁的好壞直接關(guān)系到鉆孔灌注樁的質(zhì)量。泥漿護(hù)壁按土層的性質(zhì)可以用原土造漿,即鉆孔時(shí)直接注入清水使之與原位的黏土混合成護(hù)壁泥漿,也可用人工制備的泥漿。在砂層、砂夾層等易塌孔的土層中鉆孔,應(yīng)采用人工制備的特殊泥漿。3)確保樁位、樁頂標(biāo)高和成孔深度。在護(hù)筒定位后及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置,嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線(xiàn)偏差不大于50 mm,并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí),應(yīng)保持護(hù)筒位置穩(wěn)定,以防鉆孔過(guò)程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。4)清孔施工。清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。5)鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放技術(shù)。鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料,檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上,以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過(guò)程屬隱蔽工程項(xiàng)目,質(zhì)量檢查比較困難,要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量,其關(guān)鍵還在于分析問(wèn)題的根源,嚴(yán)格按照規(guī)范施工。在執(zhí)行上施工前要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范,核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料,對(duì)灌注樁在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題進(jìn)行分析后制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案和每根樁的施工記錄,以便有效地對(duì)樁基施工質(zhì)量加以控制。只有這樣樁基的質(zhì)量控制才能得到保證,灌注成高質(zhì)量的水下混凝土。

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