鉆孔灌注樁施工中樁基礎(chǔ)斷樁問(wèn)題的探討

陳文建

摘要:文章中介紹鉆孔灌注樁施工中樁基礎(chǔ)斷樁原因的分析及預(yù)防。

關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;斷樁;預(yù)防;分析

目前,隨著施工機(jī)械的不斷改進(jìn)和施工工藝的不斷進(jìn)步,使樁基礎(chǔ)在橋梁建設(shè)中的運(yùn)用越來(lái)越普及。鉆孔灌注樁應(yīng)用十分廣泛,而橋梁在使用階段的破壞很多來(lái)自樁基礎(chǔ)的破壞,而樁基礎(chǔ)的破壞很大一部分是由于斷樁引起的。在施工中,保證施工過(guò)程的連續(xù)性。應(yīng)排除一切可能產(chǎn)生斷樁的不利因素。

1 產(chǎn)生斷樁的原因分析

1.1 樁身的截面強(qiáng)度不足

在設(shè)計(jì)中忽略凍脹力對(duì)樁的破壞作用,尤其是對(duì)土層較厚入土較深的鋼筋長(zhǎng)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。

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。

1.2 在混凝土施工過(guò)程中,混凝土施工灌注不連續(xù),灌注時(shí)間持續(xù)長(zhǎng),是造成斷樁事故的最主要因素

導(dǎo)管拆卸過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng),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(guò)大,混凝土流動(dòng)性差,碎石或卵石粒徑過(guò)大,沙子過(guò)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。

導(dǎo)管埋入混凝土中過(guò)深,導(dǎo)管外混凝土已初凝,導(dǎo)管與混凝土間的摩擦力過(guò)大,導(dǎo)管無(wú)法拔出或提升導(dǎo)管過(guò)猛,將導(dǎo)管拉斷,造成埋管事故。

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。

1.3 導(dǎo)管或?qū)Ч艿卓谶M(jìn)水

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。

1.4 由塌孔引起的斷樁

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。

1.5 接樁時(shí)沒(méi)有認(rèn)真處理好多余的那部分樁頭

混凝土澆筑近結(jié)束時(shí),沒(méi)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 斷樁的預(yù)防

對(duì)斷樁的預(yù)防,樁孔,必須認(rèn)真清孔。一般是采用沖洗液沖孔,沖孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)空內(nèi)沉渣清攪而定。沖孔后要及時(shí)灌注混凝土,避免孔底沉渣。灌注混凝土前認(rèn)真進(jìn)行孔經(jīng)測(cè)量,準(zhǔn)確算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特別要注意到基巖中的孔徑擴(kuò)展情況,避免首次灌注量不足。

首次混凝土灌注量要滿足把導(dǎo)管下埔埋設(shè)0.8米以下的要求。

首次灌注時(shí),起始部分或第1-2斗投料需采用水泥漿,并盡量做到一次性灌入孔內(nèi)。灌注導(dǎo)管口徑下限應(yīng)控制在200毫米以上。導(dǎo)管下端應(yīng)盡量光滑,其連續(xù)處要加放“0”型密封圈,防止沖洗液侵入,導(dǎo)管使用前要進(jìn)行清洗,除掉污垢與殘?jiān)?。?dǎo)管下端距孔底宜為0.5米。導(dǎo)管內(nèi)水泥隔水塞應(yīng)加放橡皮板,以增強(qiáng)隔水效果。混凝土配合比應(yīng)合理,應(yīng)嚴(yán)格控制其塌落度(一般控制在16-20厘米為宜)。在改變水泥標(biāo)號(hào),品種及生產(chǎn)廠家時(shí),必須做好配合比試驗(yàn),按配合比控制質(zhì)量。在地下水活動(dòng)較大的地段,事先要用套管或水泥進(jìn)行上下水處理,止水成功后方可灌注混凝土,采用從導(dǎo)管灌入的回頂法進(jìn)行灌注。準(zhǔn)備灌注的混凝土要足量,在灌注過(guò)程中避免停水停電。綁扎水泥隔水塞的鐵絲,應(yīng)分首次灌注量多少選取規(guī)格,防折斷。根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度,合理掌握導(dǎo)管的拆卸長(zhǎng)度,在正常情況下應(yīng)保持導(dǎo)管下端被埋2-3米,切勿拔超過(guò)多。

在灌注混凝土過(guò)程中,要定時(shí)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的深度,并繪制曲線,以監(jiān)視斷樁是否出現(xiàn)。在正常情況下,導(dǎo)管內(nèi)外混凝土界面的距離是開始大,然后逐漸縮小,最后重合。若發(fā)現(xiàn)管內(nèi)混凝土灌注曲線距離拉大,并且導(dǎo)管外混凝土曲線變平,而導(dǎo)管內(nèi)混凝土曲線變陡,則是斷樁預(yù)兆,應(yīng)查明原因,盡快處理。

2.1 對(duì)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)。尤其地方道路工程中的中、小橋,在設(shè)計(jì)過(guò)程中很少考慮甚至不考慮凍脹力對(duì)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:

Q=(kt-p-g-f)/A≤[Q]

式中:Q為驗(yàn)算截面應(yīng)力,kPa;k為結(jié)構(gòu)安全系數(shù),對(duì)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(duì)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,;m2;[Q]為材料允許應(yīng)力,kPa。

每m3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%～15%。

對(duì)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(duì)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。

2.2 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(zhǎng)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(zhǎng)至4～6m。

導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、順直、無(wú)局部凸凹,各節(jié)內(nèi)徑應(yīng)大小一致,偏差不大于±2mm,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15min,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0.5～3.0cm,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,以延長(zhǎng)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lm,最大不應(yīng)超過(guò)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)過(guò)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(guò)小,易使泥漿涌入底口。

2.3 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。

2.4 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(cè)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(guò)大并盡量減輕孔附近重量。

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0.5～1m,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。

結(jié)束語(yǔ):

斷樁查找原因分析準(zhǔn)確后,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。實(shí)踐證明,在施工過(guò)程中通過(guò)以上幾點(diǎn)質(zhì)量控制可以更有效地避免斷樁的發(fā)生。

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