淺析鉆孔灌注樁在施工過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及解決方法

李智勇

摘 要：在橋梁基礎(chǔ)承力結(jié)構(gòu)施工中，雖然鉆孔灌注樁只是樁基礎(chǔ)的一種形式，但其應(yīng)用卻越來越廣泛，原因是鉆孔灌注樁的施工具有速度快、低噪音和承載力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，鉆孔灌注樁的技術(shù)要求高，施工環(huán)節(jié)復(fù)雜，常常出現(xiàn)質(zhì)量缺陷和質(zhì)量事故等問題。因此，將對(duì)橋梁鉆孔灌注樁施工過程常見問題的原因進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的措施，以提高橋梁的質(zhì)量和使用壽命。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；鉆孔灌注樁；基礎(chǔ)承力結(jié)構(gòu)

1 橋梁鉆孔灌注樁施工常見問題分析

1.1 鉆孔灌注樁的沉降

鉆孔灌注樁施工施工完成后，經(jīng)過荷載試驗(yàn)測(cè)試，當(dāng)外荷載大至接近樁設(shè)計(jì)的承載力，譬如樁設(shè)計(jì)承載力承受力為3000 kN，而外荷載增至2400 kN，鉆孔灌注樁就會(huì)出現(xiàn)沉降。沉降的程度根據(jù)樁端沉渣的數(shù)量確定，一般樁端沉渣量過多，不僅會(huì)導(dǎo)致鉆孔灌注樁失效，還會(huì)影響鉆孔灌注樁的評(píng)定，對(duì)后期橋梁的質(zhì)量造成不穩(wěn)定影響。筆者認(rèn)為橋梁鉆孔灌注樁樁底沉渣厚度，端承樁應(yīng)控制在在0.1m之內(nèi)，而磨擦樁在控制在0.3m之內(nèi)，但結(jié)合以往實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，施工時(shí)往往沉渣不能滿足以上需求，其具體原因是清孔時(shí)泥漿性能不達(dá)標(biāo)，過稀的泥漿使其攜渣能力不夠，導(dǎo)致清渣不夠、孔底沉渣過厚，而過稠的泥漿，則會(huì)在鉆孔的孔壁形成較厚的泥皮，減少鉆孔灌注樁的樁徑。

1.2 孔壁坍塌

鉆孔灌注樁的孔壁坍塌問題由不良的復(fù)雜地質(zhì)、違規(guī)埋設(shè)的鋼護(hù)筒、施工過程中粘度不足的泥漿、效果差劣的護(hù)壁、排水不良孔口、下放鋼筋籠時(shí)對(duì)樁孔孔壁的碰撞、損傷、升降機(jī)具碰撞孔壁等原因造成的，容易造成埋鉆和卡鉆等質(zhì)量事故。

1.3 擴(kuò)孔和縮孔

擴(kuò)孔或縮孔是由于成孔直徑不規(guī)則以及不良地質(zhì)現(xiàn)象引起的，擴(kuò)孔一般表現(xiàn)為局部的孔徑過大，縮孔則是孔徑的超?？s小。前者發(fā)生的原因是地下水呈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和土質(zhì)地層太過松散，在鉆錐擺動(dòng)幅度過大的時(shí)候，輕則出現(xiàn)擴(kuò)孔，如果因?yàn)閿U(kuò)孔后坍塌繼續(xù)，則會(huì)影響鉆進(jìn)，甚至導(dǎo)致坍孔事故。后則是通常表現(xiàn)為鉆進(jìn)卡鉆、鉆頭難提等跡象，原因主要有二，一是鉆錐焊補(bǔ)時(shí)間滯后，磨損嚴(yán)重的鉆錐鉆出的孔不符合樁徑設(shè)計(jì)，二是橡皮土存在地層中，遇到水滯后發(fā)生膨脹，使得孔徑縮小。相比于擴(kuò)孔，各種鉆孔的方法都有可能導(dǎo)致縮孔發(fā)生。

1.4 鉆孔偏斜

鉆孔偏斜又稱鉆孔彎曲，是指在工程鉆探過程中，鉆孔的實(shí)際軸線與設(shè)計(jì)軸線發(fā)生偏離的現(xiàn)象，橋梁鉆孔灌注樁的鉆孔偏斜超過規(guī)定的限度，會(huì)使得地質(zhì)資料的可靠程度降低和工程質(zhì)量的降低，導(dǎo)致正常鉆進(jìn)困難，甚至釀成孔內(nèi)事故。

筆者對(duì)鉆孔偏斜的問題進(jìn)行分析，認(rèn)為主要原因有：鉆孔過程中遇到探頭石頭或者孤石；鉆進(jìn)過程中遇到料徑大小懸殊的砂卵石層，導(dǎo)致鉆頭受力不均；擴(kuò)孔較大，導(dǎo)致鉆頭擺動(dòng)偏向一方；未安置鉆機(jī)底座，導(dǎo)致鉆孔不均勻而發(fā)生沉陷和位移；鉆桿彎曲或者接頭不正。某些時(shí)候由于地質(zhì)原因，且鉆進(jìn)速度過快，亦會(huì)使得鉆孔樁發(fā)生偏斜。

1.5 鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮常見于橋梁鉆孔灌注樁施工的混凝土澆筑，上浮的原因很多，除了一些類似導(dǎo)管提升掛鉤等顯而易見的原因，主要原因還有鋼筋籠底口與混凝土表面過于接近，當(dāng)導(dǎo)管底口在鋼筋籠底口的2—3 m位置以下，過快的混凝土灌注速度導(dǎo)致混凝土下落并沖出導(dǎo)管底口，向上反沖，因此鋼筋籠上浮。另外當(dāng)混凝土的量過多，導(dǎo)致導(dǎo)管埋深過大，這樣鋼筋籠在較大反沖力作用下，會(huì)出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。其次在實(shí)際施工時(shí)，由于清孔時(shí)沒有達(dá)到規(guī)定的泥漿比重，在下放導(dǎo)管的過程中，導(dǎo)管口下端已經(jīng)買入沉渣內(nèi)，在澆筑混凝土?xí)r，混凝土下放速度過快導(dǎo)致混凝土定攜帶一定厚度的沉渣一起上行，其沉渣夾帶鋼筋籠也容易造成鋼筋籠的上浮事故。

2 橋梁鉆孔灌注樁施工的方法

2.1 控制成孔后孔底沉渣量

鉆孔灌注樁成孔后，應(yīng)該對(duì)孔底的成渣量進(jìn)行控制。首先是測(cè)定地下水位高低和掌握地層穩(wěn)定情況，根據(jù)測(cè)定和掌握的數(shù)據(jù)確定泥漿的比重和粘度，譬如地下水位較高的時(shí)候，泥漿比重和粘度在規(guī)定范圍內(nèi)適當(dāng)增大，大約1.1的比重和18 s的粘度，就能夠預(yù)防鉆孔灌注樁成孔的坍塌。其次是施工人員在鉆孔結(jié)束后，應(yīng)通過新鮮泥漿的補(bǔ)充，將孔內(nèi)含砂量高和性能較差的泥漿清理出來，然后利用泵吸反循環(huán)二次清孔。再次是施工人員在鉆孔完畢后，進(jìn)行終孔深度的檢查，另外要通過鉆桿和鉆頭或者測(cè)繩長(zhǎng)度準(zhǔn)確性的嚴(yán)格檢測(cè)，完成對(duì)終孔的驗(yàn)收。最后是泥漿指標(biāo)的檢測(cè)，在檢查沉渣厚度前關(guān)閉泥漿泵切斷排渣動(dòng)力并用測(cè)錘檢測(cè)沉渣厚度，另外是在清孔結(jié)束30 min之內(nèi)灌注混凝土，防止短時(shí)間內(nèi)泥漿懸浮顆粒沉淀增大沉渣厚度。

2.2 控制孔壁坍塌

為了有效控制孔壁坍塌，首先是施工人員要對(duì)場(chǎng)地工程地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行認(rèn)真審閱，全面了解地層的情況，杜絕不良的復(fù)雜地質(zhì)造成孔壁坍塌；其次是施工單位要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行鋼護(hù)筒埋設(shè)，使得孔口能夠良好排水，同時(shí)還要防止下設(shè)鋼筋和升降機(jī)具的偏斜造成孔壁碰撞；再次是采用優(yōu)質(zhì)沖洗液在特殊地層鉆進(jìn)進(jìn)行護(hù)壁，同時(shí)采用正反循環(huán)抑制不穩(wěn)定段地層的坍塌。最后是換漿時(shí)間的規(guī)范，一般是不穩(wěn)定地層的鉆孔環(huán)境不宜太快，還有按施工程序，及時(shí)組織施工人員在二次清孔時(shí)替換掉高比重泥漿后，進(jìn)行混凝土的及時(shí)灌注，以減少沉渣時(shí)間，同時(shí)保證樁身的質(zhì)量。

2.3 擴(kuò)孔和縮孔的控制

首先是擴(kuò)孔現(xiàn)象的避免，施工人員要對(duì)鉆機(jī)的固定性和平穩(wěn)性進(jìn)行定期檢查，并通過鉆進(jìn)時(shí)的減壓進(jìn)行鉆頭擺動(dòng)或偏位的防止；成孔過程中不宜快速鉆進(jìn)，以保證孔壁的良好形成；為確?？變?nèi)泥漿可以對(duì)孔壁形成足夠的壓力，要適當(dāng)保持泥漿的比重和孔內(nèi)的水位；成孔和清孔后，為減少孔壁在小比重泥漿中的浸泡時(shí)間，應(yīng)督促施工人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)完成水下混凝土灌注。我單位施工的新建大準(zhǔn)至朔黃鐵路聯(lián)絡(luò)線工程ZCZQ-4標(biāo)段，其中東碾頭大橋，在施工鉆孔樁時(shí)地層條件復(fù)雜，采用反循環(huán)鉆機(jī)，加大泥漿比重，起到較好的效果。

其次是縮孔的控制，施工人員要在鉆孔前掌握地質(zhì)的第一手資料，根據(jù)準(zhǔn)確的地質(zhì)資料進(jìn)行不良地質(zhì)條件土層的判別，譬如遇水膨脹情況等，我們也要通過采用失水率適當(dāng)?shù)膬?yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行護(hù)壁和鉆頭直徑的校正，所需成孔直徑必須大于鉆頭直徑20—25 mm。

2.4 鉆孔偏斜的預(yù)防和處理

首先是鉆機(jī)的安裝，保證一條豎直線上同時(shí)有轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者，并對(duì)三者進(jìn)行定期檢查和校正；其次，通過增設(shè)鉆架上的導(dǎo)向架，解決主動(dòng)鉆桿較長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上部擺動(dòng)過大的問題，并通過鉆桿上提引水龍頭的控制，使得鉆孔沿導(dǎo)向架對(duì)中鉆進(jìn)；再次是按部就班檢查鉆桿接頭，發(fā)現(xiàn)主動(dòng)鉆桿彎曲等情況，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整或者調(diào)直；第四是軟、硬地層傾斜地段，通過吊著鉆桿控制進(jìn)尺，利用回填片或者卵石沖平，再低緩鉆進(jìn)；第五是在孔偏斜的位置吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔，使鉆孔正直，如果偏斜情況一般嚴(yán)重的，可以將砂粘土回填到偏斜處，等到砂粘土沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)，如果偏斜情況相當(dāng)嚴(yán)重的，可考慮設(shè)置少量炸藥進(jìn)行爆破，然后回填砂類土和砂礫石到爆破位置，進(jìn)行重新沖鉆。

2.5 鋼筋蘢上浮控制

在進(jìn)行混凝土灌注之前，使懸吊力與鋼筋籠自重處于平衡狀態(tài)。在進(jìn)行混凝土灌注的過程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要求施工作業(yè)隊(duì)做好以下控制措施：一是嚴(yán)格檢查混凝土灌注前孔內(nèi)泥漿比重，應(yīng)保證其處在規(guī)定范圍內(nèi)，防止在下導(dǎo)管的過程中孔低沉渣過厚，導(dǎo)致灌注混凝土?xí)r沉渣夾帶鋼筋籠。二是嚴(yán)格控制首罐混凝土塌落度，在灌注前應(yīng)按規(guī)定對(duì)混凝土進(jìn)行塌落度實(shí)驗(yàn)，使其在規(guī)定范圍內(nèi)，超出規(guī)定時(shí)應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后方可進(jìn)行澆筑。第三應(yīng)對(duì)混凝土灌注速度進(jìn)行控制，一般來說，首罐混凝土在封底后應(yīng)放慢灌注速度，使孔底混凝土上升速度保持勻速。第四是將重物加壓于鋼筋籠上，根據(jù)工程實(shí)際需求，在灌注混凝土?xí)r如果發(fā)現(xiàn)有輕微的上浮現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)停止灌注，并在鋼筋籠上端焊接比較粗的鋼筋，使鋼筋籠固定在鋼護(hù)筒頂部施工平臺(tái)上，然后繼續(xù)緩慢灌注混凝土。第五是鋼筋籠上用細(xì)鋼筋加焊防浮倒刺。第六：隨著樁內(nèi)混凝土灌注，其導(dǎo)管應(yīng)隨其進(jìn)行及時(shí)更換，在保持導(dǎo)管口埋管深度大于等于1.5 m，但不宜買入過深，以防止在混凝土上升至鋼筋籠底部附近時(shí)出現(xiàn)的鋼筋籠上浮，同時(shí)還要逐步減緩混凝土的灌注速度。

3 結(jié)束語

橋梁鉆孔灌注樁工序繁多，工藝專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)的要求越來越高，在短時(shí)間按質(zhì)完成水下混凝土施工的隱蔽工程難免出現(xiàn)各種各樣的問題。而施工過程中一旦稍有疏忽，輕則影響施工質(zhì)量，重則釀成質(zhì)量事故。因此，筆者對(duì)橋梁鉆孔灌注樁施工中常見的問題進(jìn)行分析，做好施工各項(xiàng)技術(shù)的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各個(gè)施工環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)問題，針對(duì)性采取相應(yīng)的預(yù)防和處理措施，以達(dá)到有效控制橋梁鉆孔灌注樁質(zhì)量的目的，保質(zhì)保量完成施工任務(wù)。