沖孔灌注樁質(zhì)量事故的原因分析及加固處理

張曉波 屈建軍 毛南美

1 概述

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展,建設(shè)工程(包括工業(yè)及民用建筑工程、市政工程等)在其基礎(chǔ)施工中,沖孔灌注樁由于其承載力高,沉降量小,經(jīng)濟(jì),施工方便,且適用范圍廣,能穿越地下水位上下的各類(lèi)復(fù)雜地層,能在黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風(fēng)化巖層施工以外,還能穿透舊基礎(chǔ)、建筑垃圾填土或大孤石等障礙物,形成較大的單樁承載力,適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模的建筑物等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用[1-3]。沖孔灌注樁是沖擊鉆成孔,然后在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而成,主要用于巖土層中成孔,成孔時(shí)將沖錐式鉆頭提升到一定高度后以自由下落的沖擊力來(lái)破碎巖層,然后用掏渣筒來(lái)掏取孔內(nèi)的渣漿。

本文結(jié)合規(guī)范簡(jiǎn)要分析中國(guó)建設(shè)銀行三峽分行綜合業(yè)務(wù)樓的沖孔灌注樁施工過(guò)程中沉渣厚度超標(biāo)的原因,介紹了后壓漿加固處理方法的注漿材料、施工方法、注漿工藝和質(zhì)量控制措施。最后根據(jù)整個(gè)質(zhì)量事故處理的過(guò)程,提出采用沖孔灌注樁施工中應(yīng)注意的問(wèn)題。

2 工程概況

中國(guó)建設(shè)銀行三峽分行綜合業(yè)務(wù)樓位于宜昌市西陵一路與沿江大道交匯處,場(chǎng)地地面高程為55.60 m～56.92 m,地勢(shì)較平坦,地貌上屬于長(zhǎng)江一級(jí)階地。項(xiàng)目用地面積13 706 m2,建筑面積31 000 m2,其中地下室面積約為4 940 m2。建筑物包括塔樓及兩側(cè)的裙樓,均設(shè)有1層地下室。該樓基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁,共118根,設(shè)計(jì)樁徑1 000 mm～1 800 mm,單樁承載力特征值為2 500 kN～25 800 k N,樁長(zhǎng)約12 m～20 m,樁端持力層為卵石層或中風(fēng)化礫巖。

按《巖土工程勘察規(guī)范》規(guī)定,本工程的重要性等級(jí)為二級(jí),場(chǎng)地等級(jí)為二級(jí),巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,本工程建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。經(jīng)勘察及區(qū)內(nèi)地質(zhì)調(diào)查,工程區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,有良好的持力單元層,無(wú)活動(dòng)斷裂構(gòu)造帶,現(xiàn)場(chǎng)工程區(qū)域穩(wěn)定安全,勘測(cè)鉆孔范圍內(nèi)無(wú)溶洞且無(wú)軟弱下臥層存在。

3 沉渣厚度過(guò)厚的原因分析

中國(guó)建設(shè)銀行三峽分行綜合業(yè)務(wù)樓共有118根沖孔灌注樁,其中主樓29根,裙樓89根。因場(chǎng)地限制一起施工106根樁,開(kāi)挖檢測(cè) 93根(包括主樓29根、裙樓64根)。由專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)中心進(jìn)行3根樁的靜載試驗(yàn),滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;低應(yīng)變檢測(cè)Ⅰ類(lèi)樁80根,Ⅱ類(lèi)樁13根;超聲波檢測(cè)11根,均為Ⅱ類(lèi)樁。對(duì)主樓29根、裙樓6根樁進(jìn)行鉆芯檢測(cè)發(fā)現(xiàn),裙樓 4根樁,主樓N53號(hào),N72號(hào),N73號(hào)3根樁底沉渣均超標(biāo)。

根據(jù)GB 50502-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和DB 42/269-2003建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范,對(duì)于端承樁沉渣厚度應(yīng)滿(mǎn)足不大于50 mm的要求。

綜合分析,造成這種問(wèn)題的原因有兩個(gè)方面:

1)在沖擊鉆進(jìn)成孔時(shí),有部分鉆機(jī)使用了空心筒式鉆頭,該類(lèi)型鉆頭前部有一個(gè)φ500～φ700的前導(dǎo)體,長(zhǎng)度500 mm～700 mm,上部是φ1 000,φ1 300,φ1 800的大圈體。在成孔過(guò)程中,特別是在卵石層和基巖中沖擊鉆進(jìn),主要是靠相對(duì)耐磨的前導(dǎo)體和大圈體相互配合成孔,相當(dāng)于是分級(jí)鉆進(jìn),尤其對(duì)于較大直徑鉆孔,能有效提高成孔效率和保證鉆孔垂直度。雖然前導(dǎo)體不算有效樁長(zhǎng),但在水下混凝土灌注過(guò)程中,導(dǎo)管底部是下到前導(dǎo)孔內(nèi),首灌混凝土對(duì)孔底沉渣有較強(qiáng)沖擊力,但在變徑處(由φ500～φ700突然變成φ1 300,φ1 800)沖擊力減弱,容易造成少量沉渣殘留在樁的外邊緣處,使少量樁底外緣局部沉渣厚度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2)在灌注水下混凝土過(guò)程中,要求混凝土具有良好的和易性,以確?；炷磷灾孛軐?shí)。在灌注前每根樁檢查兩次混凝土坍落度,在灌注混凝土過(guò)程中反復(fù)活動(dòng)灌漿導(dǎo)管,充分排出混凝土中的氣泡,以增加水下混凝土的密實(shí)度。由于樁徑過(guò)大,活動(dòng)灌漿導(dǎo)管不能排出混凝土中全部空氣,致使混凝土有可能出現(xiàn)局部柱狀泌水,帶走混凝土中的水泥砂漿,造成樁身局部混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 后壓漿加固處理方法及質(zhì)量控制措施

1)注漿材料。選用P.O42.5高標(biāo)號(hào)水泥配制水泥漿液,水灰比控制在0.6～1.0,采取立式水泥攪拌機(jī),水泥漿攪拌均勻,攪拌時(shí)間不少于3 min,初凝時(shí)間大于45 min,漿液現(xiàn)拌現(xiàn)用。2)施工方法。施工中將φ25鋼管下入鉆芯孔中,先用壓力水清洗孔內(nèi)殘留物及孔底沉渣,待返出水變清就可準(zhǔn)備壓漿。壓漿時(shí)上部用特制專(zhuān)用密封裝置封閉,預(yù)留一個(gè)帶閥門(mén)的返水和返漿管,將水泥漿液通過(guò)鋼管由壓力作用壓入樁端的孔隙中,使得原本松散的沉渣和裂隙膠結(jié)成一個(gè)高強(qiáng)度的結(jié)合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在地層的孔隙里向四周擴(kuò)散,對(duì)于樁端持力層為卵石的單樁區(qū)域,向四周擴(kuò)散相當(dāng)于增加了端部的直徑,向下擴(kuò)散相當(dāng)于增加了樁長(zhǎng),從而滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的承載力和沉降要求。3)注漿工藝。a.注漿機(jī)械采用SYB50-50Ⅱ型注漿機(jī),施工前將機(jī)械壓力調(diào)試好,待返出水泥漿液后,關(guān)閉返漿管閥門(mén),逐步提高壓漿壓力,注入較濃水泥漿,保證樁底注漿體強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。b.注漿壓力達(dá)到3 MPa～10 MPa后,穩(wěn)壓3 min～5 min,若吸漿量明顯減小至不吸漿,即可停止壓漿。終止注漿壓力和注漿量雙控,若壓力達(dá)不到要求,但注漿量達(dá)到加固段理論吸漿量的2.5倍(加固段理論吸漿量按沉渣厚度乘以樁截面面積計(jì)算),可終止注漿。單孔注漿結(jié)束后,首先關(guān)閉注漿管頂端閥門(mén)再卸高壓管,防止管內(nèi)漿回噴。c.壓漿結(jié)束后,先拆除特制專(zhuān)用密封裝置,拔出注漿管,再向孔內(nèi)回補(bǔ)水泥漿至孔口。4)質(zhì)量控制措施。施工前對(duì)操作人員進(jìn)行交底培訓(xùn),以提高工人素質(zhì),確保施工質(zhì)量。按照J(rèn)GJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范及相關(guān)技術(shù)規(guī)程的要求,嚴(yán)格控制水泥漿液配制和注漿壓力,在注漿管頂加裝閘閥以防止冒漿。注漿量應(yīng)至少達(dá)到加固段理論吸漿量的2.5倍以上,經(jīng)過(guò)以上后壓漿加固處理后樁應(yīng)再做鉆芯檢測(cè),要求樁端底部承載力應(yīng)達(dá)到原樁身強(qiáng)度。

5 結(jié)語(yǔ)

裙樓的4根樁和主樓的3根樁經(jīng)過(guò)后壓漿加固處理后,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;15 d后再由檢測(cè)中心對(duì)以上樁進(jìn)行鉆芯檢測(cè),強(qiáng)度和沉渣厚度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。為了便于后期加強(qiáng)沉降觀測(cè),在這些樁對(duì)應(yīng)的軸線處設(shè)置了沉降觀測(cè)點(diǎn)。

從中國(guó)建設(shè)銀行三峽分行綜合業(yè)務(wù)樓沖孔灌注樁沉渣厚度過(guò)厚的質(zhì)量事故原因分析及處理中得到啟示,采用沖孔灌注樁施工時(shí),應(yīng)控制好泥漿稠度,保證能對(duì)孔壁有效支護(hù),使樁身質(zhì)量得以保證,同時(shí)應(yīng)采取合理的措施及施工工藝,保證孔底沉渣厚度滿(mǎn)足規(guī)范要求,還應(yīng)該按照環(huán)保的要求切實(shí)做好排污的工作。

在沖孔灌注樁施工過(guò)程中,需要深入的理解和采取科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,建立健全質(zhì)量保障體系,嚴(yán)格控制好施工中的每一道工序,保證施工質(zhì)量是完全可以做到的。

[1] 翁惠媛.論某工程中沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制分析[J].四川建材,2009,35(1):34-35.

[2] 甄 寧.高壓旋噴樁+沖(鉆)孔灌注樁在基坑中的應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(2):109-110.

[3] 方 建.淺談建筑工程中沖(鉆)孔灌注樁施工問(wèn)題分析、預(yù)防及處理[J].廣東科技,2009(2):191-192.