淺談樁基礎(chǔ)施工中的裂縫成因及預(yù)防

淺談樁基礎(chǔ)施工中的裂縫成因及預(yù)防

1工地地質(zhì)及地質(zhì)條件粵門省南部山區(qū)的l線橋位于單臂箱的雙室中，上層結(jié)構(gòu)為單臂箱的雙室連續(xù)梁（m），下層結(jié)構(gòu)為單柱墩的無(wú)蓋梁開(kāi)挖灌注樁基礎(chǔ)。該橋位于原青塘至英德的公路路基上,為山前沖積地貌,地處隱伏灰?guī)r巖溶發(fā)育區(qū),基巖埋藏較深。地層大致可分兩層結(jié)構(gòu)。上層為山前沖積相,屬亞粘土層,下層為隱伏石灰?guī)r地層。亞粘土層(Q21):黃色,層厚16.9～31.3m主要是由粉砂質(zhì)和泥質(zhì)組成。含少量砂巖和泥巖碎塊及卵石,土質(zhì)不均勻,屬高壓縮性土,承載力200kPa。石灰?guī)r層:又分為兩種:①灰色,局部灰黑色,揭露厚度16.9～31.3m,微晶結(jié)構(gòu),厚層構(gòu)造,較硬,有少量方解石脈、溶洞、裂隙、溶隙發(fā)育,巖石破碎;②灰色,揭露4～8.2m,微晶結(jié)構(gòu),厚層構(gòu)造,巖質(zhì)較堅(jiān)硬,有少量方解石脈及裂隙發(fā)育,巖石完整。施工場(chǎng)地水文地質(zhì):地勢(shì)相對(duì)低洼,較平坦開(kāi)闊,無(wú)地表水,主要為巖溶,裂隙,地下暗流動(dòng)態(tài)水和第四系覆蓋層孔隙水,受大氣降水補(bǔ)給,地下水豐富。根據(jù)上述的復(fù)雜地質(zhì)情況,在樁基施工中對(duì)巖石裂隙的分析和處理方法做介紹。2裂隙形態(tài)的變化巖石裂隙是地應(yīng)力釋放(比如地震)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素造成。裂隙在巖中的形態(tài)是縱橫交錯(cuò)的,把原巖石切割成大小不等的形狀?？p隙寬度大小不等,小的0.3～0.5cm,大的50～70cm。裂隙在鉆孔中的形態(tài),見(jiàn)圖1和圖2。3從孔底、漏漿的角度分析樁基施工由于隱蔽性,施工不易控制。當(dāng)發(fā)生鉆孔漏漿時(shí)只有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和反應(yīng)在地表的一些現(xiàn)象來(lái)分析和判斷。一般來(lái)說(shuō),發(fā)生裂隙的孔底都是硬底,而溶洞則是軟底或空底,可根據(jù)鉆錘落底的感覺(jué)和進(jìn)尺的快慢來(lái)分析,一般落錘有回彈感,進(jìn)尺慢的為巖石裂隙,反之則為溶洞。其次可以從漏漿的速度和進(jìn)程來(lái)分析,一般溶洞的漏漿有突發(fā)性,且漏量大,而且停止較快。裂縫的漏漿有時(shí)同樣有突發(fā)性,也有漏漿量巨大的,但裂隙的漏漿過(guò)程一般停止較為緩慢。由此一般可判斷出發(fā)生的漏漿是鉆孔遇到巖石裂隙。4錨固巖石充填法樁孔施工中裂隙導(dǎo)致的危害主要有塌孔,掉渣卡錘。其后果是使孔壁超挖,圍巖檜,懸掛浮石,斷面不規(guī)則,加大混凝土澆注量,澆注不密實(shí),易形成空洞漏填。同時(shí)造成后續(xù)施工困難,延緩工程進(jìn)度,增加施工費(fèi)用。4.1坍孔形成空孔由于裂隙將巖層割裂為大小不等結(jié)合不緊密的塊狀巖石,隨著樁孔施工的不斷深入,地壓不斷加大,加之施工中產(chǎn)生振動(dòng)沖擊,致使部分孔壁巖石脫落,臨近巖石失去支撐,造成更為嚴(yán)重的坍塌。坍塌巖石總體積較大即塌孔。正常情況下鉆孔過(guò)程中幾孔內(nèi)有泥漿并且孔口有鋼護(hù)筒高出地表,孔內(nèi)水位高出地表,泥漿壓力如圖3中F2所示(見(jiàn)圖3),壓力是往孔壁方向的,不易造成塌孔。出現(xiàn)漏漿時(shí)鉆孔中泥漿順裂隙流走,如果補(bǔ)給量小于流失量,則孔中水位下降形成空孔?？變?nèi)產(chǎn)生負(fù)壓,壓力如圖4中F1所示(見(jiàn)圖4),易造成塌孔。4.2巖石干圓的粘結(jié)力破壞鉆錘的作用鉆錘沖擊鉆進(jìn)時(shí)在泥漿中產(chǎn)生振動(dòng)沖擊,把巖石碎塊的粘結(jié)力破壞致孔壁碎塊掉落在鉆錘上部。由于鉆錘提升力的作用,把巖石碎塊卡在鉆錘與孔壁之間。由于原巖掉出形成空洞,易致塌孔,見(jiàn)圖5。4.3簡(jiǎn)單的石蠟鉆探頭石是下鉆時(shí)巖塊往孔壁中擠。提鉆時(shí)它形成卡鉆。原理和掉塊相同。5有效進(jìn)尺的確定在鉆孔遇到裂隙時(shí),一般都是會(huì)發(fā)生漏漿,而且漏漿是最主要的危害,如果漏漿能及時(shí)處理可以預(yù)防發(fā)生塌孔。以本工程的1號(hào)墩2號(hào)樁為例,當(dāng)鉆孔鉆到38.3m時(shí)發(fā)生大量的漏漿,開(kāi)始以為是遇到溶洞,及時(shí)補(bǔ)漿,且回填11m3粘土和12m3片石,后重新鉆沖孔,結(jié)果只有效進(jìn)尺8cm又發(fā)生漏漿。再回填9m3粘土才5m3片石后重新沖孔,效果同樣不好,有效進(jìn)尺9cm再次發(fā)生漏漿。出現(xiàn)這種情況后,經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析,按前文介紹,得出結(jié)論:我們遇到的是巖石裂隙而不是溶洞。由于巖石中的裂隙一般寬度較小,回填的巖石進(jìn)不了裂隙,不能有效地堵住漏漿,特別是在孔底的裂隙,填料有效進(jìn)入的深度與再次沖孔的有效進(jìn)度有很大關(guān)系,回填片石和粘土,進(jìn)入裂隙的是在泥漿順裂隙流走時(shí)帶進(jìn)裂隙中的粘土。而回填的片石在孔底的上部,只有在鉆頭重?fù)羲槭纬珊苄〉氖急粩D進(jìn)裂隙,這樣重新沖孔時(shí)就很快又發(fā)生了漏漿。分析了原因就可以找出處理辦法,為了有效地堵住漏漿,就必須填滿裂隙,而且必須讓填料進(jìn)入裂隙的深部,就地取材,鉆渣就是很好的填料,孔渣的粒徑小,可以有效地進(jìn)入裂隙深部,具體做法是預(yù)先準(zhǔn)確好孔渣放在孔邊備用。一經(jīng)發(fā)生漏漿情況,立即倒入約1m3的孔渣,再倒入0.5m3的粘土,同時(shí)及時(shí)補(bǔ)漿,在此過(guò)程中仍繼續(xù)漏漿,按上述數(shù)量和比例繼續(xù)倒入鉆渣和粘土,同時(shí)補(bǔ)漿,以防塌孔。直至漏漿被堵住,后再倒入0.5m3的粘渣1m3的粘土加固,后重新沖孔。這一次有效進(jìn)尺1.13m。由此可見(jiàn),鉆渣與粘有效地進(jìn)入了底部裂隙的深部。原因是鉆渣顆粒小,比重大,能快速深入孔底并隨漏漿進(jìn)入裂隙中,從而與粘土一起堵住裂隙。6加入水泥鉆孔、壓漿①以鉆渣結(jié)合粘土作為堵塞材料,就地取材,不但節(jié)省機(jī)械磨損,節(jié)省資金,而且提高進(jìn)度,效果明顯。②為了在發(fā)生漏漿時(shí)第一時(shí)間能有鉆孔進(jìn)入裂隙,鉆孔翻漿撈渣時(shí),必須讓泥漿本身剩下一部分鉆渣,并且必須控制好泥漿比重。③用本法堵住裂隙后,孔底沉渣較多,對(duì)以后的鉆進(jìn)有影響,過(guò)了裂隙發(fā)育帶后,可加入一些比重較大的泥漿票如澎潤(rùn)土、加重劑、聚丙酰胺凝劑等,并勤撈渣以有效鉆進(jìn)。④如漏漿特別嚴(yán)重,速度又快,在倒入鉆渣同時(shí)可入加入水泥,按鉆渣與水泥1∶0.2比例同時(shí)倒入鉆孔,這樣更加有效地堵住裂隙(例如本工程3號(hào)墩1號(hào)樁),由于裂隙大且連通,加入水泥后由于水泥的凝固作用才有效地堵住裂隙。⑤終孔后灌注水下砼之前必須注意清孔時(shí)控制泥漿的含砂量和泥漿的比重,確保樁底沉渣在規(guī)范的允許范圍。⑥灌注水下砼時(shí)必須注意可能由