高速公路橋梁樁基施工質(zhì)量問(wèn)題研究和處理技術(shù)

顧少偉

（江蘇開(kāi)通建設(shè)工程有限公司， 江蘇 淮安 223001）

1 工程背景

京滬高速公路柴米河大橋起點(diǎn)樁號(hào) K768+865.037，終點(diǎn)樁號(hào)K769+218.307，中心樁號(hào)K769+043.072，既有橋梁跨上部結(jié)構(gòu)形式為裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，全橋共3 聯(lián)，連跨布置為（24.9+3×25+24.96）+（3×25+24.96）+（24.96+3×25+24.89），橋梁全長(zhǎng)356.07m，交叉角度900。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，柴米河大橋?qū)扔袠蛄荷喜拷Y(jié)構(gòu)頂升49cm 后再利用上、下部結(jié)構(gòu)，內(nèi)邊梁加固，雙側(cè)拼寬，每側(cè)拼寬7m。下部構(gòu)造采用柱接蓋梁、樁柱式橋墩（其中0#、2#、3#、14#墩臺(tái)下設(shè)承臺(tái)）、座板臺(tái)、柱式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，直徑1.2m，灌注樁共計(jì)8 根，直徑1.5m 灌注樁48 根，直徑1.8m 灌注樁8 根，全橋樁基共計(jì)64 根。

2 孔斜事故

施工中都出現(xiàn)了無(wú)法放入鋼筋籠這一現(xiàn)象，起始認(rèn)為是縮孔或者斜孔所引起，通過(guò)成孔檢測(cè)儀檢測(cè)后確定為孔斜事故。

2.1 孔斜事故的處理

2.1.1 對(duì)于孔斜事故較輕時(shí)，往往將偏斜地方進(jìn)行吊起，而后再由鉆頭從上到下反復(fù)掃孔，直到鉆孔修理直即可。

2.1.2 在孔斜比較嚴(yán)重或者修斜沒(méi)效果這種情況下，在偏斜位置的上方利用回填片、卵石進(jìn)行沖平，再重新進(jìn)行鉆孔。

2.2 孔斜事故的原因

孔斜事故的發(fā)生原因具體包含如下幾種：

（1）在鉆孔時(shí)碰到比較大的孤石或者探頭石；處于傾斜度較大且軟硬地層相交處或者在巖石傾斜時(shí)、大小粒徑不等的砂卵石層中進(jìn)行鉆孔時(shí)，鉆頭所受力度不勻稱；鉆頭在較大擴(kuò)孔出擺動(dòng)時(shí)會(huì)偏向一方；

（2）孔斜和不均勻沉陷會(huì)由于不按要求安裝鉆機(jī)，而在鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中振動(dòng)過(guò)大和鉆進(jìn)過(guò)程產(chǎn)生以上現(xiàn)象；孔斜會(huì)由于鉆桿在間隙過(guò)大受壓后發(fā)生彎曲導(dǎo)致，而間隙過(guò)大產(chǎn)生的原因是插接式連接鉆桿磨損或鉆具彎曲。

（3）鉆機(jī)鉆桿、動(dòng)力頭的工作導(dǎo)向及支撐部件是鉆桅，鉆孔在鉆桅出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象時(shí)必然會(huì)發(fā)生偏斜。因此，保證鉆桅與地面夾角成90°是鉆機(jī)施工的基本條件之一；鋼絲繩提放鉆桿的支撐點(diǎn)是鉆桅鵝頭，由于鵝頭的嚴(yán)重變形導(dǎo)致鋼絲繩產(chǎn)生水平作用力，鉆桿由于作用力而產(chǎn)生不均勻晃動(dòng)，導(dǎo)致孔斜現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)鉆桿與動(dòng)力頭的同心度不符合相關(guān)要求時(shí)，非常容易導(dǎo)致鉆桿晃動(dòng)，進(jìn)而出現(xiàn)孔斜現(xiàn)象；鉆桿的兩個(gè)支點(diǎn)由動(dòng)力頭和鉆桿托架共同構(gòu)成，鉆桿會(huì)隨著托架的上下不平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)而晃動(dòng)，導(dǎo)致孔斜現(xiàn)象；當(dāng)晃動(dòng)量過(guò)大或傾斜的現(xiàn)象出現(xiàn)在鉆桿上時(shí)，加壓方向變化的現(xiàn)象則會(huì)出現(xiàn)在孔底的鉆頭上，導(dǎo)致孔斜現(xiàn)象；當(dāng)?shù)貙幼兓瘯r(shí)，鉆頭地板鉆齒排列位置適應(yīng)性較差，也易發(fā)生孔斜現(xiàn)象。

2.3 孔斜事故的預(yù)防

可采取以下措施預(yù)防孔斜事故：

（1）鉆機(jī)安裝過(guò)程中，在平穩(wěn)堅(jiān)固的地基上安放基座，使得底座和轉(zhuǎn)盤水平，使得護(hù)筒中心、重滑輪緣和固定鉆桿的卡孔在一條直線上，鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)檢查校正。

（2）仔細(xì)檢查鉆具，特別是在入孔前，嚴(yán)禁彎曲的鉆具入孔，同時(shí)應(yīng)該及時(shí)修復(fù)或更換插接式連接鉆桿接頭的間隙過(guò)大或磨損嚴(yán)重的鉆具。

（3）輕壓慢轉(zhuǎn)的操作規(guī)程應(yīng)該應(yīng)用在：存在傾斜的軟、硬地層或換層界面處、開(kāi)孔鉆進(jìn)時(shí)，當(dāng)?shù)叵抡系K物妨礙鉆機(jī)鉆入時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，禁止盲目加壓。

（4）定期進(jìn)行檢查，檢查所用工具為檢孔器，及時(shí)糾正偏斜。

2.4 易孔斜施工地層注意事項(xiàng)

（1）設(shè)備的保養(yǎng)和檢修工作應(yīng)定期完成，確保設(shè)備以最佳的工作狀態(tài)用于施工過(guò)程中。

（2）相關(guān)地質(zhì)資料應(yīng)該在施工前詳細(xì)了解查閱，做好事故預(yù)想預(yù)案，防止孔斜發(fā)生。

（3）操作手對(duì)易產(chǎn)生孔斜的地層施工時(shí)，應(yīng)該保證操作技巧平穩(wěn)鉆進(jìn)，禁止盲目加壓。

（4）做好垂直度的檢測(cè)工作在易出現(xiàn)孔斜的地層施工過(guò)程中的必要條件，及時(shí)糾偏，避免出現(xiàn)更大偏斜。

3 樁位出現(xiàn)裂隙、溶洞的事故

3.1 確定裂隙、溶洞出現(xiàn)的位置及狀況

地下水長(zhǎng)期腐蝕石灰?guī)r最終形成溶洞，水和二氧化碳作用于石灰?guī)r中的碳酸鈣，最終轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈣，具有微溶性。石灰質(zhì)的含量在石灰?guī)r層各部分含量也有所不同，導(dǎo)致不同的侵蝕程度出現(xiàn)在石灰?guī)r層中，逐漸出現(xiàn)互不相依的裂隙和溶洞。根據(jù)實(shí)際情況確定裂隙和溶洞的具體位置和狀況。

3.2 出現(xiàn)裂隙、溶洞現(xiàn)象后的解決方案

3.2.1 護(hù)筒內(nèi)如果出現(xiàn)水面冒氣泡或者有渾水的情況下，孔內(nèi)水頭的高度呈下降趨勢(shì)，然而下降時(shí)的速度較為遲緩，這種狀態(tài)證明屬于輕微漏漿，能通過(guò)加入適量的黏土或者直接將袋裝黏土放入，對(duì)泥漿的質(zhì)量有進(jìn)一步的提升與改善，可繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意將沖程鉆進(jìn)維持到最小，等孔內(nèi)基本穩(wěn)固好，然后再開(kāi)始恢復(fù)鉆進(jìn)工序。

3.2.2 漏漿速度在大量涌出渾水和氣泡時(shí)較快， 加入黏土繼續(xù)鉆進(jìn)，到原標(biāo)高處，依然漏漿，此時(shí)應(yīng)停止鉆進(jìn)。如果終孔距離其較近，方量太大的回填土，為了防止坍孔，漿泥質(zhì)量要符合要求，同時(shí)保證孔內(nèi)外水位差。

3.2.3 漏漿現(xiàn)象一旦發(fā)生在鉆孔樁施工過(guò)程中，非常容易造成坍孔。坍塌位置的判明方式為采用重整護(hù)筒，坍孔處以上1-2m 有回填片石和黏土混合物時(shí)繼續(xù)鉆進(jìn)；片石應(yīng)盡量較小，鉆進(jìn)過(guò)程中速度保持較慢。

3.2.4 全部回填適用于單一的處理方法不能解決問(wèn)題時(shí)，鉆進(jìn)工作應(yīng)在回填物沉積密實(shí)后進(jìn)行；向孔內(nèi)投入片石和水泥的同時(shí)保證孔內(nèi)外水位差符合要求，沖砸過(guò)程選擇小沖程，沖砸后加入黏土，不能隨意變動(dòng)回填的次序。長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)觀察依然漏漿時(shí)，泥漿嚴(yán)重流失，孔內(nèi)泥漿比重急劇下降，導(dǎo)致鉆孔工作不能正常施工。所以，水泥和片石必須先回填，黏土在孔內(nèi)水穩(wěn)波動(dòng)較小時(shí)加入，防止再次水泥流失。

3.3 漏漿處理的注意事項(xiàng)

在漏漿的處理過(guò)程中，第一步保證孔內(nèi)水位符合要求，第二步鉆孔的相關(guān)資料以及原始記錄，判定地質(zhì)情況是溶洞或裂隙，回填材料的選取依據(jù)是漏漿程度和上述資料。輕微漏漿，軟弱夾層作為巖層時(shí)，回填黏土不能采用單一的，因?yàn)殂@進(jìn)過(guò)程在軟弱夾層中進(jìn)行時(shí)非常容易出現(xiàn)斜孔現(xiàn)象，所以在回填過(guò)程中，黏土和片石應(yīng)該同時(shí)按比例填入。施工過(guò)程中，必須綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)資料和施工環(huán)境，相應(yīng)的變動(dòng)處理方法。

4 斷樁事故的預(yù)防

采取以下措施預(yù)防斷樁事故：

（1）在灌注之前做好充足的準(zhǔn)備，為確保灌注操作能夠連續(xù)不間斷的工作；

（2）進(jìn)行灌注的前期，一定要觀看天氣預(yù)報(bào)情況，將灌注的時(shí)間進(jìn)行合理有序的安排；

（3）在進(jìn)行灌注時(shí)應(yīng)注意將導(dǎo)管的埋置深度控制好，導(dǎo)管的埋置深度要確定大于2m；

（4）由1mm 厚鋼板做成的錐形可活動(dòng)護(hù)罩提前在砼導(dǎo)管上進(jìn)行套裝，為確保導(dǎo)管法蘭能夠順利將鋼筋骨架掛住，護(hù)罩底部大小等于法蘭大??；

（5）灌砼開(kāi)始后，灌砼與拔導(dǎo)同時(shí)進(jìn)行，砼頂面所上升的高度要安排指定人員定期檢測(cè),為確定導(dǎo)管的上拔速度，在進(jìn)行提升時(shí)速度應(yīng)保持均勻且平穩(wěn)，緩緩升起，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)管的埋入深度，為有效避免導(dǎo)管埋入太深或者導(dǎo)管與砼面出現(xiàn)脫離現(xiàn)象；

（6）拌制砼的過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將水灰比、坍落度控制好，為確保砼的和易性，避免砼的和易性較差，導(dǎo)致導(dǎo)管發(fā)生堵塞現(xiàn)象，只能拔出導(dǎo)管，會(huì)引發(fā)斷樁問(wèn)題。

5 樁身砼離析、縮孔事故

樁基混凝土拌合物成分相互分離被稱為樁基的離析，樁基的質(zhì)量由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成的不均勻而造成缺陷。離析的因素主要有：較小的坍落度、和易性較差和初灌量過(guò)小的混凝土、導(dǎo)管埋深不足和進(jìn)水、地下水位在混凝土初凝前的變化?；炷僚c管壁在拔管時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力造成的離析現(xiàn)象；不當(dāng)?shù)墓嘧⒎椒ㄒ约盎炷恋馁|(zhì)量也會(huì)導(dǎo)致離析。

5.1 樁身砼離析的處理措施

在樁身砼出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，可以利用以下幾種解決方案進(jìn)行處理：

（1）在處理樁身砼離析層時(shí)，如果孔洞蜂窩出現(xiàn)缺陷，能通過(guò)小孔鉆進(jìn)的方式到要處理的位置，利用高壓水進(jìn)行處理后，再由高壓泵往需要進(jìn)行處理的位置壓入水泥漿；

（2）在完成砼灌注后樁身發(fā)現(xiàn)縮孔現(xiàn)象的話，位置如果較淺，將進(jìn)行直接開(kāi)挖，對(duì)縮孔位置實(shí)施施工補(bǔ)救措施，位置處于較深并且較嚴(yán)重時(shí)，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)樁。

5.2 樁身砼離析、縮孔事故的預(yù)防措施

（1）在導(dǎo)管進(jìn)行入孔連接時(shí)，密封工作必須做到位，為有效避免漏水現(xiàn)象的產(chǎn)生；

（2）灌注中一定要將導(dǎo)管埋深控制好，為防止浮漿的入侵；

（3）一定要避免地下水入侵造成的水浸；

（4）在灌注過(guò)程中，必須將導(dǎo)管埋深工作進(jìn)行嚴(yán)格把控。

6 避免出現(xiàn)坍孔可選如下方案：

（1）在樁基施工之前，必須仔細(xì)查看地質(zhì)勘查報(bào)告，做好分析研究，將護(hù)筒的填埋深度進(jìn)行明確，做好充足的粘土準(zhǔn)備，還要將泥漿護(hù)壁做到位。

（2）避免因多次鉆孔機(jī)振動(dòng)對(duì)地層帶來(lái)的不良影響，鉆孔的時(shí)間與孔位需要進(jìn)行合理分配，在施工過(guò)程中要通過(guò)跳打法進(jìn)行施工，不能在相鄰的樁孔連續(xù)施工，在跳打時(shí)應(yīng)注意要在相鄰的成型樁砼完成后再開(kāi)始施工。

（3）采取隔孔施工程序，采用混凝土灌注樁，孔內(nèi)的樁身會(huì)由于周圍的土的移動(dòng)而產(chǎn)生壓動(dòng)力。成樁初期，樁身的混凝土強(qiáng)度值較低，泥漿來(lái)平衡成孔，采用適當(dāng)?shù)臉毒嗫捎行Х乐固赚F(xiàn)象的發(fā)生。

7 結(jié)語(yǔ)

公路橋梁最基礎(chǔ)的就是樁，樁基的施工質(zhì)量在某種程度來(lái)說(shuō)確定著橋梁的承載性能。實(shí)時(shí)監(jiān)控施工情況，對(duì)于工程中有質(zhì)量問(wèn)題的，要通過(guò)合理的解決方案及時(shí)處理，為保證樁基的質(zhì)量能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求。