公路橋梁樁基施工常見質(zhì)量問題及控制措施

何 劍

(廣東交科檢測有限公司，廣州 510550)

0 引言

鉆孔灌注樁施工工藝已比較成熟，目前正朝著大直徑、超長、超深的方向發(fā)展。從鉆孔灌注樁施工工藝流程(圖1)可以看出，樁基施工涉及的環(huán)節(jié)較多，環(huán)環(huán)相扣，工藝比較復(fù)雜，因此雖然灌注樁施工技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，但因為樁基礎(chǔ)施工工藝本身所具有的復(fù)雜性，地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜與不確定性，使得施工技術(shù)要求高，施工管理難度大。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程

根據(jù)樁基檢測的實踐經(jīng)驗，施工過程中灌注樁發(fā)生質(zhì)量問題依然存在。由于樁基作為隱蔽工程，如果發(fā)生質(zhì)量問題不僅會給施工單位帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失，較多的樁基質(zhì)量問題往往發(fā)生在施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，甚至?xí)斐晒て诘臏?。然而這些問題如果施工現(xiàn)場的管理人員嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，高標(biāo)準(zhǔn)落實好施工方案中的各項技術(shù)要求，嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范施工，可以避免這些質(zhì)量問題的發(fā)生。

1 科學(xué)合理地進(jìn)行鋼護(hù)筒的埋設(shè)

護(hù)筒一般采用鋼板卷制，多以機(jī)械方式沉設(shè)，需保證堅實、不漏水。沉設(shè)鋼護(hù)筒過程中必須控制好鋼護(hù)筒的定位、頂端高度及垂直度偏差等相關(guān)技術(shù)要求。護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)依據(jù)設(shè)計要求、樁位水文地質(zhì)條件來確定，對處于水中或特殊情況下的樁基更應(yīng)慎重考慮河床受沖刷的影響。要落實好避免河床受到嚴(yán)重沖刷的保護(hù)方案，對受潮汐影響范圍內(nèi)的樁基，施工過程中應(yīng)積極采取相應(yīng)的措施來穩(wěn)定孔內(nèi)水頭[1]。

以某工程為例，項目中小橋均為跨越河涌而設(shè)置，寬7～15m。在對部分橋梁樁基采用超聲波法檢測過程中發(fā)現(xiàn)，有數(shù)根樁基在樁頂檢測標(biāo)高以下2～4m處存在明顯缺陷，缺陷長度范圍為0.5～1.0m。如圖2所示的超聲波透射法檢測結(jié)果，經(jīng)計算分析，該批次樁基缺陷深度剛好處于鋼護(hù)筒底標(biāo)高位置附近。

為解決樁基施工存在的問題，改進(jìn)施工工藝，施工方與無損檢測方進(jìn)行討論，得出以下初步結(jié)果：若鋼護(hù)筒埋設(shè)深度不夠，河涌與大海相連，會發(fā)生規(guī)律性的漲潮與退潮，地下水位發(fā)生明顯變化，護(hù)筒底內(nèi)外壓力差交替性改變。在灌樁前，護(hù)筒底與河床交接處存在發(fā)生泥漿泄露、孔壁局部塌陷等問題。待灌樁完畢后，退漲潮還會對護(hù)筒底附近局部混凝土造成一定的沖刷?；炷两K凝前，使局部混凝土發(fā)生離析，也有可能使得護(hù)筒底部附近局部聲測管被沖刷至裸露狀態(tài)，從而導(dǎo)致灌注樁發(fā)生質(zhì)量問題。

圖2 0-1#樁超聲波透射法檢測結(jié)果

在后續(xù)施工過程中，對類似地質(zhì)地形條件下施工的樁基，采取加長鋼護(hù)筒埋深、穿越河床厚淤泥層2～4m的措施，再按原施工方法繼續(xù)施工。后續(xù)檢測結(jié)果表明，改進(jìn)措施取得了較理想的效果，未再發(fā)生類似的質(zhì)量問題。

2 嚴(yán)格控制泥漿性能指標(biāo)及清孔工序

灌樁前，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范，落實好控制泥漿性能指標(biāo)及清孔工作，否則往往會引發(fā)嚴(yán)重的后果，造成較大損失。同時，規(guī)范也明確規(guī)定嚴(yán)格控制和禁止采用加深鉆孔的方式來替代清孔[1]。成孔完畢放置時間不宜過長，否則會大大增加塌孔、漏漿等一系列問題發(fā)生的風(fēng)險。

從圖3可見，該樁在樁頂標(biāo)高以下8.4m至樁底范圍內(nèi)，AB、BC兩個剖面出現(xiàn)波速、波幅小于臨界值，波形嚴(yán)重畸變，但AC剖面處聲學(xué)參數(shù)均正常。依據(jù)樁基檢測規(guī)范，判定為IV類樁，隨后采用了鉆芯法來對該樁作進(jìn)一步驗證。鉆芯法鉆取兩個孔，第一孔鉆取的混凝土芯樣連續(xù)完整，膠結(jié)良好，斷口吻合；另一孔芯樣在樁頂標(biāo)高以下8.4m至樁底范圍內(nèi)混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重夾泥、不密實的現(xiàn)象。鉆芯結(jié)果證實了超聲波檢測方法的準(zhǔn)確性，均判定為IV類樁。

圖3 Z4-1 #樁超聲波透射法檢測結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場施工反映情況及檢測結(jié)果進(jìn)行分析：該樁樁長較短，所處地質(zhì)條件較好，持力層入微風(fēng)化花崗巖，但該樁下放鋼筋籠放置一段時間后，直接澆筑混凝土，并未進(jìn)行二次清孔。泥漿因靜置發(fā)生沉淀，樁底局部沉渣較厚，直接導(dǎo)致了廢樁情況的發(fā)生。

3 注意鋼筋籠及聲測管綁扎固定

鋼筋籠制作需符合設(shè)計及規(guī)范要求。加工時須保證順直，在主筋內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋，增強(qiáng)鋼筋籠骨架的剛度。需采取有效措施確保樁基保護(hù)層的厚度，利用定位墊塊減少鋼筋籠與樁中心的偏位。

依據(jù)規(guī)范相應(yīng)要求布置聲測管。聲測管固定工序需要十分注意，采用鐵絲牢固綁扎，在鋼筋籠內(nèi)側(cè)沿鋼筋籠通長加密布置固定點(diǎn)固定，并且聲測管底端和接頭部位必須設(shè)置固定點(diǎn)[1]。

圖4所示為1-1#樁超聲波透射法檢測結(jié)果。從圖4可以看出，1-1#樁樁底以上近6m范圍內(nèi)波速明顯偏高，波形、波幅等其他聲學(xué)參數(shù)未見異常[2]。其中，施工方提供的信息顯示聲測管每節(jié)為6m長。該橋另外較多樁超聲波檢測結(jié)果也明顯存在此類情況。經(jīng)分析認(rèn)為：該項目樁基較長且直徑小，鋼筋籠細(xì)長，容易發(fā)生變形，并且聲測管綁扎固定工序未按要求嚴(yán)格落實，未加密布置固定點(diǎn)。樁身尤其是樁底一節(jié)聲測管因為未可靠固定發(fā)生了較大的偏移，三根聲測管均由原位向樁中心靠攏，聲測管位置相對變小。

圖4 1-1#樁聲測管不平行檢測結(jié)果

由圖5可知，與上述1-1#樁鄰近的0-1#樁樁底以上近6m范圍內(nèi)的波形、波速等聲學(xué)參數(shù)嚴(yán)重異常。據(jù)反映，該樁灌注較順利，未發(fā)生異常情況。分析原因為：該批次樁基在制作鋼筋籠時，綁扎固定工序未按要求嚴(yán)格落實，使得樁身聲測管在灌注混凝土?xí)r受到嚴(yán)重擠壓或者導(dǎo)管的磕碰，發(fā)生嚴(yán)重偏移，樁底處聲測管尤其嚴(yán)重，被擠壓至樁身以外。在后續(xù)的施工中，通過嚴(yán)格落實鋼筋籠及聲測管的綁扎固定工序后，未再有類似情況發(fā)生。

圖5 0-1#樁聲測管不平行檢測結(jié)果

4 重視樁基頂部混凝土超灌量及樁頭破除問題

4.1 樁頂部位混凝土超灌量不足

混凝土灌注接近樁頂時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力減小，需采取有效措施，防止樁頂部分混凝土的密實性較差甚至出現(xiàn)松散夾泥等質(zhì)量問題。如圖6所示，珠海某工程項目Z14-1#樁采用超聲波法檢測結(jié)果表明，樁頂檢測標(biāo)高以下0～0.8m范圍內(nèi)混凝土較差，存在明顯的缺陷。經(jīng)分析表明：樁頂部位混凝土超灌量不足，造成樁頂混凝土局部夾泥，存在明顯缺陷，需要鑿除樁頂較差的混凝土，進(jìn)行接樁處理。但該樁處于深基坑中，施工處理難度較大。

圖6 Z14-1#樁頂部位混凝土超灌量不足檢測結(jié)果

4.2 樁頭破除不規(guī)范

破除樁頭應(yīng)采用環(huán)切法，破除樁頂混凝土至設(shè)計樁頂標(biāo)高。樁頭混凝土的破除應(yīng)規(guī)范操作，避免樁頂淺部混凝土受到損害，切不可采用挖機(jī)暴力破除的方式，防止樁頂淺部部分混凝土與聲測管發(fā)生剝離或者產(chǎn)生裂隙，從而造成檢測結(jié)果不合格，需破除破損樁頭、重新澆筑樁頂混凝土的后果[3]。

圖7所示為粵西某高速公路橋梁14a-3樁頂部超聲波檢測結(jié)果：檢測標(biāo)高以下0～0.6m范圍內(nèi)，三個檢測剖面中僅有一個剖面出現(xiàn)測點(diǎn)聲學(xué)參數(shù)明顯異常。結(jié)合現(xiàn)場情況分析，較大可能的原因是樁頭破除過程不規(guī)范導(dǎo)致淺部混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂隙。

若樁頂標(biāo)高較低，地下水位較淺，本來并不需要采取支護(hù)措施的基坑，而因為要處理破除樁頭造成的樁頂上部缺陷，基坑需要采取支護(hù)措施。如此不僅增加了施工困難和工程造價，還可能會延誤工期，因此施工方需高度重視樁基頂部混凝土超灌及樁頭破除的問題。

圖7 0-1#樁頭破除不規(guī)范檢測結(jié)果

5 結(jié)語與建議

(1)施工單位應(yīng)制定符合工程實際的施工方案，并嚴(yán)格遵守規(guī)范相關(guān)要求，落實灌注樁各項施工工藝要求。

(2)施工現(xiàn)場應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督和檢查樁基施工過程中護(hù)筒埋設(shè)、清孔、鋼筋籠及聲測管綁扎固定等對樁基質(zhì)量容易產(chǎn)生重大影響的關(guān)鍵工序。

(3)重視樁基檢測工作對樁基施工質(zhì)量的控制作用和指導(dǎo)意義，有效提高樁基施工質(zhì)量，減少損失。