橋梁施工鉆孔灌注樁質(zhì)量通病的成因及其預防

1、橋梁施工鉆孔灌注樁質(zhì)量通病的成因及其預防摘要： 主要介紹鉆孔灌注樁基礎施工中發(fā)生的各種問題,并對其原因進行研究分析，提出預防措施。 關鍵詞：斷樁 縮頸 孔壁塌落 孔底沉淤 樁身空洞 蜂窩 夾泥 隨著城市建設的快速發(fā)展，近年來連云港地區(qū)修建了大量的橋梁，而且基本上都采用了鉆孔灌注樁基礎。鉆孔灌注樁可以穿越各種土質(zhì)復雜或軟硬變化較大的土層(如各類淤泥層、黏性土、砂土、碎礫石土、風化巖及多夾層的巖層等) 對地基進行加固處理,其對承載力的適應范圍廣(為30020000 kN) ,施工機具簡單（一般采用正循環(huán)鉆機以及沖擊鉆機），且施工過程具有噪音低、對相鄰樓宇影響小、施工安全性好等諸多優(yōu)點,因而在地基加

2、固工程中得到廣泛的應用。但由于鉆孔灌注樁的施工環(huán)節(jié)較多,技術要求高,工藝較復雜,需要在一個較短的時間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注,無法直觀的對質(zhì)量進行控制,人為因素的影響較大,若稍有疏忽,很容易出現(xiàn)一些質(zhì)量病害,甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故,危及樁基工程的安全。本人自畢業(yè)后參加了連云港市區(qū)數(shù)座橋梁的施工，取得了一點心得和體會，以下從分析樁基病害的成因入手,簡單介紹一些控制樁身質(zhì)量病害的技術方法。一、 鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量通病鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候,以樁頂位置所受的壓力最大,下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反,往往是上部混凝土的強度低,中下

3、段混凝土的強度高,若不嚴格控制,容易出現(xiàn)樁上段強度達不到質(zhì)量要求的情況。除此之外,還容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質(zhì)量缺陷,造成樁基承載力的下降,影響到工程結構的安全。二、 影響成樁質(zhì)量的原因分析1、 影響樁身上部強度的原因分析(1) 按照施工規(guī)范的規(guī)定,鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥,但在實際施工過程中,很難將淤泥徹底清除,于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時,孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的,先灌入的混凝土頂升于孔的上面,這樣就容易出現(xiàn)樁上段強度較低的現(xiàn)象。(2) 澆灌混凝土時,若導管插入混凝土之內(nèi)過深,澆注速度又較快,

4、則容易在孔體深部沉積較多的骨料,加上振搗過程所造成的混凝土的離析,也容易導致樁體上部強度較低的質(zhì)量問題。（3）埋設護筒的周圍土不密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞引起質(zhì)量問題。（4）孔壁坍陷的主要原因是土質(zhì)松散，泥漿護壁不好，護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內(nèi)水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。（5）鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致；地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。（6）清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于

5、將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積，以至造成樁底沉渣量過多。2、 影響樁身質(zhì)量的其他原因分析(1) 混凝土澆注施工中,若導管插入混凝土內(nèi)過淺(2) 鉆孔灌注樁的承載力主要表現(xiàn)為樁周摩阻力,而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質(zhì)量密切相關。在施工過程中,孔壁的形狀是由鉆頭旋轉速度、鉆桿下降速度和土質(zhì)等因素決定的,泥漿性能(包括容重、黏度膠體率、砂率等指標) 愈好、高程越高,越能保護好護壁,其樁周摩阻力愈大,但施工難度加大,費用也相應提高。(3) 在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環(huán)至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中,施工環(huán)節(jié)多,時間長,

6、會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質(zhì)量。靜置的時間越長,淤積的淤泥越多。(4) 混凝土在水下澆灌的過程中,其流動性、初凝時間、黏聚性能會變得更差,若稍有疏忽,很容易產(chǎn)生空洞、蜂窩、離析、夾泥甚至斷樁的質(zhì)量缺陷。三、 成樁質(zhì)量的控制1、 樁上段強度的保證措施為保證樁上段強度達到要求,應從下述幾方面采取相應的質(zhì)量保證措施:(1) 依據(jù)樁徑和樁底的濃度,正確確定出第一斗混凝土的體積,一般可取1. 52. 0 m3 ,也可以按樁身的設計體積的10%加以控制。(2) 成樁質(zhì)量與樁身的澆注高度有關,一般控制成樁高度高出設計樁頂標高0. 51. 0 m。待鑿去高出部分的混凝土后,剩余部分不應有浮漿和夾泥,混凝

7、土標號應符合設計要求,否則要返工重澆。(3) 導管插入混凝土內(nèi)的長度應適宜,一般為26 m ,長樁可相應有所增加。2、 樁身質(zhì)量的保證措施(1) 工程施工前,應先做2個以上的試驗鉆孔,通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性和孔底沉淤等指標,用以核對所選設備、工藝方法是否符合技術要求。檢測時,孔壁的穩(wěn)定時間應12 h ,檢測數(shù)目2 個。對一些重要工程,可視情況相應增加測徑數(shù)量。 (2) 護壁用的泥漿應滿足護壁要求,液面需高于地下水位0.5m 以上,有條件時,以高于地下水位2m以上更好。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大,則不僅護壁性能差,而且因其容重較大,勢必產(chǎn)生沉淀速度過快的問題。一般來講,當在黏土

8、或亞黏土中成孔時,可注入清水以原土造漿護壁,控制排碴泥漿的相對密度在1.11.2之間;當在砂性土質(zhì)或較厚的夾砂層中成孔時, 應控制泥漿的相對密度在1.11.3之間;在砂夾卵石或容易坍孔的土層中成孔時,應控制泥漿的相對密度在1.31.5 之間。施工過程中,應經(jīng)常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標,使?jié)沧⑶翱椎?00 mm 以內(nèi)泥漿的相對密度1. 25 ,含砂率8 %,黏度28 Pas。對一些直徑 1 m 的小直徑樁,即使在泥漿停止循環(huán)期間,也要使孔內(nèi)保持合理的泥漿液面。(3) 在混凝土灌注前的一段時間里,須保證孔壁的穩(wěn)定性,不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。為保證孔底沉渣厚度達到規(guī)范的技

9、術要求( 端承樁50 mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁100 mm、摩擦樁300 mm) ,以免影響樁的承載力,鉆孔到設計持力層以后,要對泥漿進行循環(huán)稀釋來降低相對密度,以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外,還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣,要求嚴格時,在安放鋼筋籠后、下放導管之前仍要進行吸渣處理。(4) 吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔,不得有變形損壞。吊放后,先將鋼筋籠在垂直位置上固定好,然后進行第二次清孔,檢測孔底的淤泥厚度,符合規(guī)定后 ,于0.5 h 之內(nèi)開始混凝土的灌注施工。 (5)使用的隔水栓直徑應與導管內(nèi)徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出。在混凝土灌注時，應加強對混

10、凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應通過實驗室確定，坍落度宜為18-22cm，粗骨料的最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應小于40mm。為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。應確保導管連接部位的密封性，導管使用前應試拼裝、試壓，試水壓力為0.6-1.0MPa，以避免導管進水。在混凝土澆筑過程中，混凝土應緩緩倒入漏斗的導管，避免在導管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過程中，應時刻監(jiān)控機械設備，確保機械運轉正常，避免機械事故的發(fā)生。(6)鋼筋籠初始位置應定位準確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土

11、頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠時，控制導管埋深在1.5-2.0m。灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆注的標高及導管埋深，當混凝土埋過鋼筋籠底端2-3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上。導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，嚴禁把導管提出混凝土面。當發(fā)生鋼筋籠上浮時，應立即停止灌注混凝土，并準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高，提升導管后再進行澆注，上浮現(xiàn)象即可消失。(7)成孔后，必須認真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定，沖孔后要及時灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。灌注混凝土前認真進行孔徑測量，準確算出全孔及首次混凝土

12、灌注量。混凝土澆注過程中，應隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深，提升導管要準確可靠，并嚴格遵守操作規(guī)程。嚴格確定混凝土的配合比，混凝土應有良好的和易性和流動性，坍落度損失應滿足灌注要求。在地下水活動較大的地段，事先要用套管或水泥進行處理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土應從導管內(nèi)灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準備灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土過程中應避免停電、停水。幫扎水泥隔水塞的鐵絲，應根據(jù)首次混凝土灌入量的多少而定，嚴防斷裂。確保導管的密封性，導管的拆卸長度應根據(jù)導管內(nèi)外混凝土的上升高度而定，切勿起拔過多。3、混凝土灌注施工的技術要點因為水下混凝土施工的隱蔽性強,很容易產(chǎn)生松散、離析

13、、縮頸等混凝土質(zhì)量缺陷,因此,必須著重控制水下混凝土的澆注質(zhì)量,包括選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴格按操作規(guī)程施工等方面。(1) 完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時間要緊湊,不宜過長;混凝土的漿體濃度要恰當,澆灌量不得低于設計值,不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。(2) 導管口距孔底要保持400mm 左右的距離,旋轉時要精確測量,反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數(shù)量的混凝土后,應將導管緩慢下降100200mm ,使灌注初期導管被混凝土埋入的深度盡可能加大,以保證底層的混凝土質(zhì)量。(3) 在灌注過程中,要嚴格把握施工進度和時間,經(jīng)常地略微提升導管,以使混凝土均勻注入。導管埋入混凝土的深度一般控制在13m之間且不得 1m ,每間隔1520min ,要對混凝土面和導管沉入深度進行一次測量和校核。(4) 若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導管的現(xiàn)象,一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當,或者是因為導管漏水漏漿導致