鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量通病及預(yù)防

魏銀玲

(山西長(zhǎng)興路橋工程有限公司，山西長(zhǎng)治 046000)

近年來，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模展開，土建工程項(xiàng)目日益增多。混凝土灌注樁能有效穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層，具有承載力適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單、安全性高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，施工過程對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的噪聲很小，符合綠色施工的要求。鉆孔灌注樁在地基加固工程中得到廣泛應(yīng)用。

在施工中，鉆孔灌注樁隱蔽性高，施工質(zhì)量難以控制。鉆孔灌注樁對(duì)施工質(zhì)量的要求比較嚴(yán)格，需要在短時(shí)間內(nèi)快速的完成灌注作業(yè)。同時(shí)，灌注進(jìn)度及質(zhì)量難以直觀顯示。這都使得灌注質(zhì)量難以控制，人為因素對(duì)灌注質(zhì)量影響很大導(dǎo)致出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，嚴(yán)重的甚至造成病樁、斷樁等，給結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行埋下安全隱患。筆者結(jié)合自己的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土灌注樁施工中容易出現(xiàn)的一些質(zhì)量通病進(jìn)行了分析總結(jié)，以期借鑒。

1 混凝土灌注樁的特性

混凝土灌注樁是一種直接在現(xiàn)場(chǎng)樁位上使用機(jī)械或人工方法成孔，并在孔中灌注混凝土而成的樁(見圖1)。在施工過程中，主要有成孔和混凝土灌樁兩個(gè)階段。

圖1 混凝土灌注樁成樁示意圖

混凝土灌注樁適用于各種土質(zhì)，在深水層或覆蓋層很厚的條件下均可采用，具有承載力大，適應(yīng)范圍廣，工期短，機(jī)械化程度高，造價(jià)低廉的特性。當(dāng)持力層頂面起伏不定時(shí)，樁長(zhǎng)可在一定范圍內(nèi)隨意取定，還可以做成大直徑和大深度等樁的優(yōu)點(diǎn)。在施工過程中，具有噪聲小，無振動(dòng)，無擠土，無廢氣排放的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，對(duì)建筑物、地下管線及居民生活影響很小，適宜在建筑物密集的市區(qū)施工。在我國(guó)，混凝土灌注樁在各類橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。

在混凝土樁施工中，無法直觀的對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制，易產(chǎn)生徑縮或斷裂等質(zhì)量問題，混凝土灌注后不能及時(shí)承受上部的結(jié)構(gòu)荷載，存在著冬期施工困難多，樁端處沉渣的檢測(cè)和清除較困難等缺點(diǎn)。

2 施工中常見問題及預(yù)防

在鉆孔灌注樁施工中，技術(shù)要求高，影響因素多，需在較短時(shí)間內(nèi)快速完成灌注混凝土的隱蔽工程，很容易出現(xiàn)一些質(zhì)量事故，埋下工程質(zhì)量隱患，嚴(yán)重的甚至返工。常見的危害性較大的事故主要有塌孔和斷樁，以及斜孔、縮孔等降低承載力的問題，對(duì)成樁質(zhì)量產(chǎn)生非常不利的影響。

2.1 孔壁坍塌

孔壁坍塌主要出現(xiàn)在鉆孔、下放鋼籠和混凝土灌注三道工序當(dāng)中，在鉆孔過程中較常見。

成因分析:鉆進(jìn)層為松散地基，如粉性、砂性土質(zhì)等，土質(zhì)本身松散;在施工中碰到溶洞、裂縫時(shí)，或護(hù)筒內(nèi)水位過高時(shí)，或鉆進(jìn)速度過快時(shí)，也容易導(dǎo)致孔壁坍塌;空轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生該問題。

預(yù)防措施:結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)等情況，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇適用的鉆進(jìn)方法，必要時(shí)可先試樁后鉆進(jìn)。根據(jù)施工地基的土質(zhì)情況，選擇適用的泥漿材料。盡可能的縮短待灌時(shí)間，一般是鉆孔結(jié)束后3 h之內(nèi)進(jìn)行灌注作業(yè)。進(jìn)行灌注時(shí)，在確保質(zhì)量的前提下，灌注時(shí)間應(yīng)盡量縮短。灌注過程中，可適當(dāng)增加取樣次數(shù)以判斷泥漿護(hù)壁情況并作出反應(yīng)。

在施工中，對(duì)發(fā)生的塌孔應(yīng)根據(jù)嚴(yán)重程度采取不同的處治措施。當(dāng)塌孔不嚴(yán)重時(shí)，在采取回填或者是護(hù)筒深埋等必要的措施后，再繼續(xù)鉆進(jìn)。當(dāng)塌孔情況比較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)將塌孔回填，待填料穩(wěn)定后再重新開鉆。

2.2 斷樁

由于混凝土凝固后不連續(xù)(見圖2，圖3)，中間被沖洗液等疏松體及泥渣土填充等形成間斷樁。

圖2 斷樁示意圖

圖3 某施工中成孔灌注樁斷樁

成因分析:混凝土拌和物離析使得灌注中斷。灌注中，導(dǎo)管發(fā)生了堵塞或嚴(yán)重塌孔等時(shí)，處理不良導(dǎo)致的樁身夾泥。當(dāng)灌注作業(yè)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，前期先灌注的混凝土已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初凝，后灌注的混凝土由于與泥漿等相混，成樁后的樁身會(huì)在先后灌注的結(jié)合部產(chǎn)生夾雜渣土的截面。灌注原始記錄出現(xiàn)錯(cuò)誤，混凝土深度、導(dǎo)管埋設(shè)深度、導(dǎo)管拆除長(zhǎng)度計(jì)算有誤或測(cè)繩讀數(shù)錯(cuò)誤等。

預(yù)防措施:混凝土灌注導(dǎo)管要有足夠的抗拉強(qiáng)度，內(nèi)壁需光滑無阻。在進(jìn)行灌注前，為了防止堵塞，對(duì)導(dǎo)管必須做水密性和接頭抗拉試驗(yàn)。為防止導(dǎo)管出現(xiàn)拔空，應(yīng)采取措施對(duì)導(dǎo)管進(jìn)深及拔管速度進(jìn)行控制，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土灌注體積及深度。應(yīng)對(duì)外加劑計(jì)量系統(tǒng)的精度進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)配備專人進(jìn)行混凝土性能監(jiān)測(cè)，以確?；炷辆邆淞己玫墓ぷ餍阅堋?/p>

2.3 鉆孔傾斜

鉆孔施工中，出現(xiàn)的垂直樁不豎直，斜樁斜度不符合要求或是樁位偏離等，統(tǒng)稱為鉆孔偏斜(見圖4)，會(huì)使得鋼筋籠難以吊入，或造成樁身歪斜使得承載力降低。

成因分析:當(dāng)鉆機(jī)支架不穩(wěn)，或是底座產(chǎn)生了不均勻沉陷。施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況等導(dǎo)致的鉆頭受力不均發(fā)生傾斜，如土層呈傾斜狀分布、地質(zhì)松軟不均，或是在卵石層中鉆進(jìn)時(shí)導(dǎo)致的鉆頭偏位。鉆頭鉆進(jìn)過程中受到硬物磕碰等發(fā)生擺動(dòng)導(dǎo)致的偏位。

預(yù)防措施:應(yīng)確保鉆機(jī)不發(fā)生傾斜，對(duì)鉆機(jī)就位場(chǎng)地采取措施進(jìn)行平整夯實(shí)。施工時(shí)盡量選擇自重大，鉆桿剛度大的鉆機(jī)，對(duì)鉆桿上擺過大的必須增設(shè)導(dǎo)向架。在鉆進(jìn)中，應(yīng)時(shí)刻注意檢查鉆機(jī)是否發(fā)生偏斜，對(duì)發(fā)生的偏斜要及時(shí)校正。

在容易導(dǎo)致鉆頭受力不均的特殊地質(zhì)中應(yīng)低速鉆進(jìn)。對(duì)鉆進(jìn)中遇到的硬物應(yīng)采取低速反復(fù)掃鉆多次的措施，以確保孔位正直。對(duì)出現(xiàn)孔位偏斜嚴(yán)重的情況時(shí)，應(yīng)將孔洞回填至偏斜處，待填料穩(wěn)定后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

2.4 縮孔

成孔后的孔徑尺寸比設(shè)計(jì)尺寸小，導(dǎo)致成樁后的鋼籠護(hù)壁過薄(見圖5)，影響樁的承載性能的發(fā)揮。

圖4 某工程中鉆孔傾斜導(dǎo)致的樁體傾斜

圖5 縮孔導(dǎo)致的鋼籠保護(hù)層過小

成因分析:鉆具磨損嚴(yán)重而沒有及時(shí)焊補(bǔ);鉆進(jìn)作業(yè)的地層中含有軟塑土層，遇水后發(fā)生膨脹，使得成孔后的孔徑變小。

預(yù)防措施:在施工前，對(duì)鉆具等機(jī)具進(jìn)行檢查，對(duì)不合格及磨損嚴(yán)重的要及時(shí)更換或修補(bǔ);在含有軟塑土的地層中鉆進(jìn)時(shí)，為避免膨脹，應(yīng)選擇失水率小的泥漿來進(jìn)行護(hù)壁。

對(duì)施工中出現(xiàn)的縮孔問題，可通過使用鉆具上下反復(fù)掃孔來解決。

2.5 鋼籠上浮

成因分析:鋼籠尚未埋入混凝土中，灌注速度過快產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力使得鋼籠上浮;灌漿導(dǎo)管在提升時(shí)劃掛鋼籠造成。

預(yù)防措施:在灌注前，可通過施壓重物，或在上端焊定位筋來達(dá)到固定鋼籠的目的。在灌注初期，當(dāng)鋼籠快埋入混凝土中時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低混凝土灌注速度。當(dāng)鋼籠埋入混凝土一定深度后，可通過適當(dāng)提升導(dǎo)管以增加鋼籠的埋深。

對(duì)在施工過程中出現(xiàn)的鋼籠上浮現(xiàn)象，可通過在籠頂加壓使其回落至設(shè)計(jì)標(biāo)高后再繼續(xù)施工。

2.6 孔底沉渣厚度過大

在施工中，進(jìn)行清孔的目的是降低孔內(nèi)泥漿的相對(duì)密度，降低孔底沉淀，以確保樁尖承載力。僅使用掏渣法進(jìn)行清孔時(shí)，能有效去除孔底粗渣，但并不能降低泥漿密度。僅使用噴射法時(shí)，當(dāng)射入孔洞的水(或風(fēng))壓力過大時(shí)，容易導(dǎo)致塌孔的發(fā)生。當(dāng)壓力過小時(shí)，又難以達(dá)到清孔的目的。還有一種方法是通過加深孔底深度的方法來代替清孔時(shí)，實(shí)踐表明，通過加深孔底而增加的承載力并不能補(bǔ)償未清孔造成的承載力損失。

在施工中，為確保孔底沉渣厚度符合施工設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)綜合考慮鉆孔方法、機(jī)具設(shè)備和土層地質(zhì)等因素，選擇適用的清孔方法。使用抽漿清孔法進(jìn)行清孔時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過控制流水速度來防止發(fā)生塌孔。清孔后，可分別從孔口、孔中部和孔底提取泥漿來測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，確保其平均值符合要求。清孔結(jié)束后，將取樣盒吊到孔底，在進(jìn)行灌注前將其取出，通過對(duì)沉淀在盒內(nèi)的渣土的測(cè)定來確定孔底沉渣是否滿足施工要求。

在施工中，除上述的質(zhì)量通病外，還容易出現(xiàn)卡鉆、埋鉆、掉鉆、擴(kuò)孔、卡管等問題，這些對(duì)成樁質(zhì)量影響相對(duì)較小。在施工中，只要做到分工明確，密切配合，操作規(guī)范，措施到位，即可實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、安全的施工目標(biāo)，為確保工程質(zhì)量打下良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

在鉆孔灌注樁施工中，發(fā)生質(zhì)量事故后，加固處理難度大，且費(fèi)用較高。因此，施工質(zhì)量控制應(yīng)以預(yù)防為主。

引起鉆孔灌注樁質(zhì)量事故的原因很多，隨著今后在不同地質(zhì)條件及不同的工程質(zhì)量的要求，還會(huì)出現(xiàn)新的問題。在完善施工工藝、提高操作技能的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持認(rèn)真分析成孔、成樁過程常見病害的產(chǎn)生原因，總結(jié)預(yù)防措施，以期將施工質(zhì)量病害的影響降至最低。同時(shí)，注意對(duì)成孔、灌注等過程做好記錄，這對(duì)后期的質(zhì)量評(píng)估有不可替代的作用。

［1］賀安軍.樁基礎(chǔ)施工常見問題及分析［J］.大科技，2014(7):83-84.

［2］章 菁.鉆孔灌注樁施工及質(zhì)量缺陷控制［J］.江西建材，2014(5):66-67.

［3］郭良興.淺議鉆孔灌注樁質(zhì)量問題成因及控制措施［J］.建筑知識(shí)(學(xué)術(shù)刊)，2014(3):19-20.

［4］于翠方，劉琳莉.鉆孔灌注樁施工中常見故障預(yù)防及處理方法［J］.福建交通科技，2014(1):117-118.

［5］張 梅.鉆孔灌注樁工程質(zhì)量缺陷的成因預(yù)防和處理［J］.山西建筑，2013，39(16):59-60.