高速鐵路鉆孔灌注樁斷樁原因分析與處置

張世能

（中鐵六局集團(tuán)廣州工程有限公司 廣東廣州 510000）

引言

隨著我國高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔樁作為基礎(chǔ)形式被廣泛應(yīng)用于橋梁等工程領(lǐng)域，具有適應(yīng)性強(qiáng)，成本適中，施工簡單等特點(diǎn)。因此，重視鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制已成為高速鐵路建設(shè)的重點(diǎn)問題。

1 常見的斷樁形式及形成的原因

1.1 氣堵

空氣堵塞是指在混凝土澆筑過程中混凝土的沖裁速度與管道的空氣排放速度不一致，使得管道中的空氣不能及時排出。管道內(nèi)的堵塞會影響混凝土的下落，并產(chǎn)生一列壓縮空氣，這反過來會導(dǎo)致破碎的樁出現(xiàn)問題。

1.2 堵管

堵塞管道是造成樁體破裂問題的主要原因之一。攪拌不充分，石顆粒尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，混凝土配合比誤差是導(dǎo)致混凝土堵塞的重要因素。長期堵塞會縮短混凝土的初凝時間，導(dǎo)致混凝土堵塞管道并破壞樁。因此，在實際施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土與混凝土的混合比。同時協(xié)調(diào)填充時間和混合時間，可以減少堵塞的可能性并減少破碎樁的發(fā)生。

1.3 脫管

脫管由填充過程中的高度誤差引起，并且由于混凝土表面高度的失效，管道的深度不足。造成“拉，脫，升，漏”，發(fā)生了樁破事故，鉆孔樁后期發(fā)生了脫管。這是因為灌注超壓相對較小，混凝土漿料沉積物較多，測量時很難區(qū)分混凝土表面和泥漿沉積物，導(dǎo)致計算錯誤，影響混凝土填充精度并形成破碎的樁。在這方面，測量精度在施工中受到高度重視，注意區(qū)分已傾倒的混凝土表面和泥漿沉積物，減少由于測量和計算誤差而導(dǎo)致的斷樁。

1.4 埋管過深

如果埋地管道太深，則意味著在混凝土灌注過程中管道埋得太深，，導(dǎo)致夾層中的樁破裂的問題，并且深埋管將導(dǎo)致澆筑的混凝土的流動性降低并且增加混凝土與管道壁之間的摩擦。由于難以提升管道或?qū)е侣菟〝嗔讯鴮?dǎo)致管樁破裂的問題。

1.5 清理殘留

清潔殘留物是指在填充過程中孔的不完全清潔。導(dǎo)致混凝土攪拌過程和孔底部沉積物的混合會影響混凝土的凝固，導(dǎo)致鉆孔樁的有效長度不符合設(shè)計長度。出現(xiàn)斷樁問題。

1.6 孔內(nèi)坍塌

孔內(nèi)坍塌的原因是多方面的，如工程地質(zhì)環(huán)境差，不注意孔隙的穩(wěn)定性，鉆井過程中泥漿的質(zhì)量和泥漿壁穩(wěn)定性，都是孔隙坍塌的重要原因?？變?nèi)坍塌是樁破碎的重要原因，影響很大。施工時間和經(jīng)濟(jì)成本大大降低，施工效率降低，工程質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。

1.7 機(jī)械事故

機(jī)械故障也是鉆孔灌注樁受損的重要原因。在這方面，要注意機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和管理是非常重要的。降低工程破碎樁的事故率，積極推進(jìn)建設(shè)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 斷樁處理方法

2.1 原位沖孔的處理方法

根據(jù)嵌入鋼籠內(nèi)的混凝土深度確定是否拉起鋼保持架。當(dāng)嵌入鋼籠內(nèi)的混凝土深度小于3m時，可以組織起重設(shè)備抬升鋼籠。鋼吊籠抬起后，鉆頭應(yīng)立即向下鉆，泥漿應(yīng)重新調(diào)整，鉆孔應(yīng)鉆孔。如果埋在混凝土中的混凝土保持架的深度大于3m，則拉出鋼保持架的可能性很小。由于鋼混凝土在水下受到很大的壓力，因此鋼架受到的摩擦力也較大。該方法主要用于后蓋不成功或埋在混凝土中的混凝土保持架深度較小時。禁止在不清除孔的情況下重新進(jìn)入導(dǎo)管進(jìn)行二次密封。

2.2 接樁法

接樁法主要適用于灌注過程中管道嚴(yán)重堵塞，管卡或其他原因造成的斷樁，灌注被迫中斷但灌注不能繼續(xù)。采用接樁法，應(yīng)根據(jù)半截面樁混凝土表面地下水位的情況和樁徑的大小采用不同的方法。①當(dāng)混凝土表面高于地下水位時，可采用挖孔方法直接挖掘混凝土表面，清理后直接倒入鑿子，并將樁連接到設(shè)計樁的頂面。由于樁是人工方法，因此在挖掘過程中遇到不穩(wěn)定層時應(yīng)進(jìn)行人工保留。②當(dāng)混凝土表面位于地下水位以下時，如果截面位置距離孔口不太深，挖掘和井點(diǎn)降水的組合可用于將截面連接到樁頂?shù)脑O(shè)計高度。③當(dāng)混凝土表面低于地下水位，且截面位置比孔口深，并且樁徑較大時，可對樁芯進(jìn)行處理。

2.3 “撈漿筒”破碎樁處理方法

當(dāng)混凝土深度較深時，會發(fā)生打樁事故。“撈漿筒”法可以處理斷樁事故。原理是在重新安裝管道后，將管道直接插入混凝土中，然后排出管道中的泥漿，可以連續(xù)澆注混凝土。如何清空管道中的泥漿成為問題的關(guān)鍵。經(jīng)過反復(fù)比較，采用“撈渣筒”原理設(shè)計了“撈漿筒”技術(shù)方案。具體方法是采用無縫鋼管等材料制成“撈漿筒”，無縫鋼管的直徑比管內(nèi)徑小幾厘米。上下口被倒角以確保漿料罐可在管道中自由滑動，這實現(xiàn)了排出管道中的泥漿的目的。

2.4 補(bǔ)樁法

當(dāng)難以處理斷樁事故時，通過經(jīng)濟(jì)分析，有時可用補(bǔ)充樁，使用補(bǔ)樁法的前提是得到設(shè)計和業(yè)主的批準(zhǔn)。通過執(zhí)行檢查以確定質(zhì)量和安全性不受影響，在原始樁的附近重新填充樁基。

3 預(yù)防斷樁的措施

3.1 合理選取泥漿指標(biāo)

鉆孔樁通常使用泥漿護(hù)壁，泥漿的性能將直接影響鉆孔的質(zhì)量。開孔前，首先要根據(jù)地質(zhì)情況選取相應(yīng)的泥漿指標(biāo)來配置泥漿，泥漿一般用膨潤土或較好的黏土配置，配置好的泥漿各性能指標(biāo)如下：

泥漿比重：當(dāng)使用管狀鉆頭鉆出正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)和沖擊鉆孔機(jī)時，入口泥漿的比重為1.1～1.3；當(dāng)沖擊鉆鉆有實心鉆頭時，鉆孔底部的泥漿混凝土不應(yīng)大于1.3。大石塊和鵝卵石層不應(yīng)大于1.4，巖石不應(yīng)大于1.2；反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔機(jī)的比重可以是1.05～1.15。

黏度：一般地層 16～22s，松散易塌地層 19～28s。

含砂率：新制泥漿不大于4%。

膠體率：不小于95%。

pH值：應(yīng)大于6.5。

3.2 導(dǎo)管試拼、試壓

導(dǎo)管宜選用螺紋絲扣連接形式，連接牢固且操作方便，盡量不要選用法蘭盤連接形式的導(dǎo)管。在施工前，應(yīng)進(jìn)行管道的試驗和試驗，以檢查管道連接是否牢固和氣密。在試驗中，所有管道應(yīng)按從下到上的順序編號和標(biāo)記，管道組裝后的軸線偏差不應(yīng)超過孔深度的0.5%，且不應(yīng)大于10cm；壓力試驗壓力是孔底部靜水壓力的1.5倍。

3.3 控制孔的傾斜度

如果鉆孔的傾斜度太大，則鋼筋籠的傾斜度也會很大，灌注混凝土?xí)r，在孔口觀察導(dǎo)管位于孔中心，但在孔底，導(dǎo)管可能已偏離鉆孔中心，上下提升導(dǎo)管時，導(dǎo)管的接頭處就可能掛到鋼筋籠上，在混凝土的擠壓作用下甚至?xí)弯摻罨\卡死，造成卡管，所以要控制鉆孔傾斜度和鋼筋籠傾斜度均不大于1%。

3.4 孔底沉渣

在鉆出鉆孔樁后，應(yīng)對孔進(jìn)行清理。對于孔低沉積物，其厚度滿足設(shè)計要求，未指定設(shè)計時，端承裝樁不超過10cm，摩擦樁不超過30cm。如果沉渣太厚，會導(dǎo)致沉渣混入混凝土中，造成成樁后底部混凝土強(qiáng)度不夠形成廢樁。

3.5 控制混凝土質(zhì)量

水下混凝土需要良好的可加工性和流動性。粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于管內(nèi)徑的1/4或鋼凈間隙的1/4。

灌注混凝土施工必須由經(jīng)驗豐富、熟練的工人操作，拆換導(dǎo)管要快速；配備足夠的混凝土運(yùn)輸油輪，確保連續(xù)及時地供應(yīng)混凝土，并盡量減少灌注時間。

3.6 制定應(yīng)急預(yù)案

混凝土灌注施工前對各種可能發(fā)生的意外情況要有詳盡、切實可行的應(yīng)急預(yù)案，一旦意外情況發(fā)生，可以實施相應(yīng)的應(yīng)對措施，在最短時間內(nèi)恢復(fù)施工。

4 結(jié)語

在打樁鉆孔期間，一旦發(fā)生斷樁事故，必須及時采取措施，對斷樁進(jìn)行處理，同時采取補(bǔ)償方法。另外，在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)當(dāng)做好斷樁的預(yù)防措施，保證施工的順利進(jìn)行。