灌注樁斷樁缺陷成因和防治

段 曉 強(qiáng)

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

灌注樁斷樁缺陷成因和防治

段 曉 強(qiáng)

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

對灌注樁斷樁缺陷的形成原因進(jìn)行了分析，同時(shí)對原位復(fù)樁、接樁、高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)法、扁擔(dān)樁等灌注樁的斷樁處理方法進(jìn)行了介紹，并總結(jié)了其預(yù)防措施，以減少灌注樁斷樁現(xiàn)象的發(fā)生。

灌注樁，斷樁，成因，預(yù)防

由于灌注樁基礎(chǔ)具有成本適中、適應(yīng)性強(qiáng)、施工工藝成熟等特點(diǎn)，在我國的橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。針對其特點(diǎn)，灌注樁大量應(yīng)用在地質(zhì)復(fù)雜、水源豐富地段。但由于灌注樁屬于隱蔽工程，施工多為地下作業(yè)、水下作業(yè)，施工過程中觀察困難，樁孔和樁身質(zhì)量無法直觀檢驗(yàn)，在施工過程中如果遇到地質(zhì)災(zāi)害或施工工藝控制不嚴(yán)，就容易產(chǎn)生斷樁，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文依據(jù)橋梁施工規(guī)范，結(jié)合本人歷年來的施工經(jīng)驗(yàn)，對灌注樁斷樁的形成原因、處理辦法以及預(yù)防措施進(jìn)行了分析、歸納和總結(jié)。

1 斷樁的成因分析

1)混凝土原材不合格，混凝土拌和不合格，極易造成混合料級配差，坍落度過大或過小，和易性、工作性差。坍落度過大時(shí)，尤其運(yùn)輸或等待時(shí)間過長等原因，未經(jīng)二次拌和，會產(chǎn)生嚴(yán)重的離析現(xiàn)象，骨料、漿體分離，漿體潤滑作用減弱，使粗骨料極易相互擠壓，在導(dǎo)管底部不能同漿體同時(shí)翻起，積存于導(dǎo)管中，最終導(dǎo)致阻塞導(dǎo)管；坍落度過小或石料粒徑過大時(shí)，混凝土流動性差，也會導(dǎo)致混凝土無法順利翻起，導(dǎo)致堵管的發(fā)生，最終導(dǎo)致斷樁。2)在鋼筋籠制作過程中，主筋采用電弧搭接焊，鋼筋拼組成籠時(shí)不注意調(diào)整使得主筋搭接錯臺對向樁體圓心方向，在灌注混凝土?xí)r拔導(dǎo)管過程中，鋼筋籠掛住管口法蘭盤，使導(dǎo)管無法提起，造成混凝土灌注中斷，從而形成斷樁。3)在下導(dǎo)管前，導(dǎo)管沒有進(jìn)行泌水性試驗(yàn)或泌水性不合格就直接下入孔中，導(dǎo)致導(dǎo)管密封不嚴(yán)，氣密性差，泥漿向管內(nèi)滲漏，在混凝土中形成夾層，造成斷樁。

4)因工程地質(zhì)情況較差，施工時(shí)重視不夠，護(hù)壁材料側(cè)壁支撐力較弱，出現(xiàn)流砂等地質(zhì)災(zāi)害；或在灌注過程中，由于孔口周圍機(jī)械施工等對孔壁形成擾動等原因，造成孔壁受力發(fā)生坍塌事故；或在混凝土灌注過程中發(fā)生坍孔。上述原因均可造成類泥砂性斷樁。5)在下放導(dǎo)管過程中測量或計(jì)算錯誤，導(dǎo)致導(dǎo)管總長度不足，導(dǎo)管底口距孔底落差過大，首批混凝土灌入后不能將導(dǎo)管底口全部掩埋，使得泥漿倒灌入導(dǎo)管中；或者在灌注過程中，由于施工人員大意或計(jì)算錯誤在拔導(dǎo)管過程中，將導(dǎo)管提拔過量，使導(dǎo)管底口拔離混凝土面，使得泥漿倒灌入導(dǎo)管中；或者導(dǎo)管提拔不及時(shí)，致使管口埋置過深，混凝土灌注時(shí)間過長，使灌注的混凝土與導(dǎo)管壁產(chǎn)生較大摩擦力，導(dǎo)致導(dǎo)管無法拔出；或者用力過大將導(dǎo)管接頭拉斷，導(dǎo)管報(bào)廢。以上因素均可造成斷樁。6)由于機(jī)械故障、停電、天氣突變等因素造成灌樁作業(yè)中斷，間隔時(shí)間超出混凝土的初凝時(shí)間即形成斷樁。

2 斷樁的處理方法

2.1 原位復(fù)樁

對剛開始灌注或灌入量不大且鋼筋籠尚能夠提出時(shí)發(fā)現(xiàn)斷樁，可立即將鋼筋籠提出孔外，然后用鉆機(jī)對已灌注部分樁身重新成孔，鉆孔完成后再按照正常程序進(jìn)行清孔、下放鋼筋籠、下導(dǎo)管、灌注混凝土。對鋼筋籠不能拔出的斷樁，應(yīng)立即采用黏土回填夯實(shí)，待回填完成后，在原樁位重新鉆孔。

2.2 接樁

如果斷樁位置在距地面較近或落差在5 m以內(nèi)且地質(zhì)條件比較好時(shí)，可采用泥漿泵把孔內(nèi)泥漿抽完，借助鋼筋籠的支護(hù)安排人工下到孔內(nèi)將孔內(nèi)剩余的泥漿和摻雜泥漿的混凝土清除，并用高壓水將鋼筋上的泥漿清除干凈后，破除頂部200 mm～300 mm混凝土且露出干凈密實(shí)的混凝土面，并將混凝土碎渣和泥漿清理、清洗干凈，然后用灌注旱孔的方法澆筑至樁頂標(biāo)高。如果斷樁位置在距地面以下5 m～10 m處，或者距地面5 m以內(nèi)但地質(zhì)條件不好時(shí)，可用挖機(jī)在斷樁處，開挖至斷樁位置，人工清理出斷樁部位泥漿和摻雜泥漿的混凝土，將混凝土面鑿干凈，清理完成后支模澆筑混凝土，拆模后及時(shí)回填并夯實(shí)；或者將比樁徑略大的混凝土管沉至斷樁位置以下，用泥漿泵把孔內(nèi)泥漿抽完，人工清除斷樁處泥漿和摻雜泥漿的混凝土及鋼筋上的泥漿，并將混凝土面鑿干凈，然后以混凝土管為模板澆筑混凝土。

2.3 樁芯鑿井法

這種方法適用于樁徑較大的斷樁處理(D≥1.2 m)，其原理就是在缺陷樁的中心部位利用風(fēng)鎬或水鉆人工開鑿一個(gè)小直徑的圓柱孔，深度要超過缺陷部位以下2 m，然后清理孔內(nèi)雜物，放置鋼筋籠，澆筑膨脹混凝土，將缺陷部位上下段樁體連接成整體，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果。此方法的難點(diǎn)在于人工開鑿圓柱孔，因此效率極慢。

2.4 高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)法

此方法適用條件是樁身混凝土出現(xiàn)蜂窩、離析、松散、強(qiáng)度不夠及樁長不足等情況。該方法利用抽芯法檢測的原鉆孔，進(jìn)行封閉式的壓注純水泥漿液，使樁身局部破碎、松散、膠結(jié)不好的混凝土的空隙注滿水泥漿液，令其重新進(jìn)行膠結(jié)，并與膠結(jié)完好的混凝土形成一個(gè)受力整體，加強(qiáng)樁身整體強(qiáng)度。

2.5 扁擔(dān)樁

樁基施工完成后，混凝土已達(dá)到一定強(qiáng)度，在樁檢過程中發(fā)現(xiàn)斷樁且上述方案均不適用時(shí)，可考慮在缺陷樁兩側(cè)各增加一根灌注樁，兩根新樁對稱分布在缺陷樁兩側(cè)，并用承臺將三根樁基連成整體，形成“扁擔(dān)”結(jié)構(gòu)，共同承受上部荷載。

3 斷樁的預(yù)防措施

3.1 材料方面

拌和前，試驗(yàn)人員應(yīng)檢查原材料指標(biāo)是否合格，混凝土配比是否合格。在混凝土拌和時(shí)，指派專人嚴(yán)格控制混凝土拌合料的坍落度和和易性，混凝土混合料的灌注坍落度應(yīng)控制在180 mm～220 mm范圍內(nèi)，混凝土的出廠坍落度應(yīng)充分考慮溫度、運(yùn)距、時(shí)間等因素造成的損失。

3.2 混凝土灌注

1)在鋼筋籠制作時(shí)，為保證主筋接頭焊口平順，主筋接頭應(yīng)順鋼筋籠圓周方向排布，避免在鋼筋籠內(nèi)圈形成錯臺，防止主筋接頭鉤掛導(dǎo)管。2)灌注樁灌注宜采用鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑一般宜為200 mm～350 mm，接口宜選用套管螺栓接口。使用前對每節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行編號，并詳細(xì)記錄、制表，以供施工時(shí)隨時(shí)查詢；使用前，應(yīng)進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，以防導(dǎo)管滲漏。3)灌注前應(yīng)根據(jù)灌注混凝土數(shù)量和灌注速度來配備施工機(jī)具設(shè)備，設(shè)備的性能應(yīng)滿足灌注的連續(xù)性，主要設(shè)備應(yīng)有備用設(shè)備(如混凝土拌和設(shè)備、發(fā)電機(jī)、運(yùn)輸車輛等)。4)在下放導(dǎo)管過程中，其導(dǎo)管底口距孔底應(yīng)控制在40 cm～50 cm。首批灌入的混凝土數(shù)量應(yīng)保證導(dǎo)管底口埋置深度超過1 m。5)當(dāng)混凝土運(yùn)輸?shù)绞┕さ攸c(diǎn)時(shí)，應(yīng)由試驗(yàn)人員重新檢查混合料的和易性和坍落度等，如不合格，不得使用。6)混凝土灌注時(shí)，為保證首批混凝土灌注后導(dǎo)管的埋置深度，可根據(jù)樁徑選用合適容量的料斗，并在料斗口設(shè)置封堵蓋，待料斗內(nèi)混凝土放滿后，抽取封堵蓋，并同時(shí)開放混凝土運(yùn)輸車放料口，保證首批混凝土的連續(xù)性。必要時(shí)，待兩輛運(yùn)輸車到位后，再開始灌注首批混凝土。7)在灌注混凝土的過程中，應(yīng)保證孔內(nèi)的泥漿高度；導(dǎo)管的埋置深度應(yīng)控制在2 m～6 m，并隨時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面的高度，計(jì)算提拔導(dǎo)管高度，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋置深度，避免導(dǎo)管埋置過深或過淺，造成斷樁。

4 結(jié)語

灌注樁是一項(xiàng)工序看似簡單，工序之間卻緊緊相扣的難點(diǎn)工程，在歷年的橋梁施工中，斷樁問題時(shí)有發(fā)生，究其原因主要有兩方面：地質(zhì)因素和施工因素。只有秉持準(zhǔn)備充分、工序嚴(yán)謹(jǐn)、動態(tài)跟蹤、遇事不驚、處事穩(wěn)重的理念，方能運(yùn)用自如、游刃有余，避免發(fā)生質(zhì)量事故，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

[1] JTG D63-2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

On reasons for broken pile defects of bored piles and their prevention

DUAN Xiao-qiang

(ShanxiNo.2RoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Linfen041051,China)

The paper analyzes the reasons for broken pile defects of bored pile, introduces its treatment methods for primary pile, pile extension, the high-pressure grouting reinforcement methods and shoulder pole pile, and sums up some prevention measures, so as to reduce the broken piles for the bored piles.

bored pile, broken pile, reason, prevention

2014-07-15

段曉強(qiáng)(1982- )，男，助理工程師

1009-6825(2014)27-0103-02

TU473.14

A