水下混凝土灌注樁樁基工程質(zhì)量通病及防止措施

水下混凝土灌注樁樁基工程質(zhì)量通病及防止措施由于水下混凝土灌注樁具有承載能力大，抗震性能好，沉降量小等特點(diǎn)，采用水下混凝土灌注樁施工可省去大量土方、排水、支撐、降水設(shè)施，而且施工便捷，可以節(jié)省大量勞動力和縮短工期，因此，被廣泛用于樁基結(jié)構(gòu)中。但往往由于施工工藝不當(dāng)或特殊地質(zhì)情況的原因，塌孔、夾渣或斷樁、堵管、埋管、鋼筋籠上浮、少灌等常見質(zhì)量問題也時有發(fā)生，這些質(zhì)量問題如若處理不當(dāng)，勢必會影響整個工程質(zhì)量及工程進(jìn)度。1.塌孔塌孔是水下混凝土灌注樁施工中常見的質(zhì)量問題，分為成孔塌孔和灌注中塌孔。成孔塌孔是在成孔過程中或成孔后，孔壁塌落，孔底沉渣過厚。在灌注過程中如發(fā)現(xiàn)井孔護(hù)筒內(nèi)泥漿水位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即驟降并冒出氣泡，應(yīng)懷疑是擁孔征象，可用測深儀探頭或測深錘探測。如測深錘原系停掛在混凝土表面上未取出的現(xiàn)被埋不能上提，或測深儀探頭測得的表面深度達(dá)不到原來的深度，相差很多，均可證實(shí)發(fā)生塌孔，這種現(xiàn)象為混凝土灌注中塌孔。1.1產(chǎn)生原因塌孔原因?qū)τ诔煽姿卓赡苁怯捎谧o(hù)壁泥漿性能差、泥漿密度不夠，起不到可靠的護(hù)壁作用；孔內(nèi)水頭高度不夠或孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水、降低了靜水壓力；護(hù)筒埋置太淺，下端孔坍塌；在松散砂層中鉆進(jìn)時，鉆進(jìn)速度太快或停在一處空轉(zhuǎn)時間太長，轉(zhuǎn)速太快。對于混凝土灌注中塌孔可能是由于護(hù)筒底口周圍漏水，孔內(nèi)水位降低；或在潮汐河流中漲潮時，孔內(nèi)水位差減小，不能保持原有靜水壓力；以及由于護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械振動等，均有可能引起塌孔。1.2預(yù)防措施鑒于塌孔產(chǎn)生的各種原因，在水下混凝土灌注樁施工中要采取好如下預(yù)防措施。1.2.1在松散砂土或流砂中鉆進(jìn)時，成孔速度應(yīng)控制在2m/h以內(nèi)，制備較大密度、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿，也可參加黏土粉、燒堿、木質(zhì)素的方法改善泥漿性能。1.2.2如地下水位變化過大，應(yīng)采取升高護(hù)筒，增大水頭，或用虹吸管連接等措施。1.2.3復(fù)雜地質(zhì)應(yīng)加密探孔，詳細(xì)描述地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，以便預(yù)先制定出技術(shù)措施。1.2.4施工中發(fā)現(xiàn)塌孔時，應(yīng)停鉆采取相應(yīng)措施后再行鉆進(jìn)（如加大泥漿密度穩(wěn)定孔壁，也可投入粘土、泥膏，使鉆機(jī)空轉(zhuǎn)不進(jìn)尺進(jìn)行。1.2.5如在灌注中發(fā)生塌孔要保持或加大水頭、移開重物、排除振動，防止繼續(xù)塌孔。1.3治理方法在施工中如發(fā)生塌孔，應(yīng)及時采取相應(yīng)的治理方法，對于成孔塌孔，應(yīng)先探明坍塌位置，采用黏土回填到塌孔位置以上1m～2m，如塌孔嚴(yán)重，應(yīng)全部回填，等回填物沉積密實(shí)后再進(jìn)行鉆孔。如在水下混凝土灌注中塌孔,查明原因，采取相應(yīng)的措施，防止繼續(xù)塌孔。然后用吸泥機(jī)吸出坍入孔中的泥土；如不繼續(xù)塌孔，可恢復(fù)正常灌注。如塌孔仍不停止，坍塌部位較深，宜將導(dǎo)管拔出，將混凝土鉆開抓出，同時將鋼筋抓出，只求保存孔位，再以黏土摻砂礫回填，待回填土沉實(shí)時機(jī)成熟后，重新鉆孔成樁。2.夾渣或斷樁混凝土夾渣或斷樁也是水下灌注樁施工中常發(fā)生的一種施工質(zhì)量問題，主要現(xiàn)象表現(xiàn)為澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管內(nèi)出現(xiàn)涌泥，混凝土被污染，造成夾層，降低了樁強(qiáng)度。2.1主要原因2.1.1首批混凝土灌注量不足，造成初灌后埋管深度太小或?qū)Ч芨緵]有進(jìn)入混凝土，以致泥漿被壓入導(dǎo)管內(nèi)。2.1.2混凝土灌注過程中拔管控制不準(zhǔn)，導(dǎo)管拔出混凝土液面或?qū)Ч苈裆畈蛔?，?dǎo)致泥漿進(jìn)入管內(nèi)。2.1.3導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，接頭間橡皮墊被導(dǎo)管高壓氣囊擠開，或焊縫破裂,泥漿從接頭或焊縫進(jìn)入管內(nèi)。2.1.4混凝土初凝和終凝時間太短，或灌注時間太長，使上部混凝土結(jié)塊，造成樁身混凝土夾渣。2.1.5清孔時孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多，混凝土灌注過程中砂粒沉積，在混凝土面上形成較密實(shí)的砂層，阻礙混凝土的正常上升，當(dāng)混凝土沖破沉積砂層時，部分砂粒及浮渣被裹入混凝土。2.2預(yù)防措施為避免在混凝土灌注過程中發(fā)生夾渣或斷樁，事前要采取相應(yīng)措施加以預(yù)防，主要預(yù)防措施有以幾個方面。2.2.1首批混凝土量應(yīng)經(jīng)計算確定，保持足夠的數(shù)量和下沖力，使泥漿排出導(dǎo)管外。首批混凝土所需數(shù)量可按下式計算：V≥h1πd2/4+πD2(H1+H2)/4式中V——灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3）；D——樁孔直徑（m）；H1——孔底至導(dǎo)管低間距，一般為0.4m；H2——導(dǎo)管初次埋入混凝土的深度，不小于1.0m；d——導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；h1——樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡管外壓力所需的高度（m），h1=Hwρw/ρc；Hw——樁孔內(nèi)泥漿深度（m）,Hw=H－H1－H2，H為空口泥漿面至孔底深度。ρw——泥漿的密度（kg/m3）；ρc——混凝土拌合物的密度（kg/m3）。2.2.2初灌時導(dǎo)管底端至孔底的距離應(yīng)為0.3～0.5m，灌注過程中拔管應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮，導(dǎo)管插入混凝土深度應(yīng)在保持在2.0～6.0m范圍內(nèi)。2.2.3灌注導(dǎo)管在安裝前應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查，可用肉眼觀察和敲打聽聲相結(jié)合的方法，檢查灌注導(dǎo)管是否存在孔洞和裂縫、接頭是否嚴(yán)密、厚度是否滿足要求。灌注導(dǎo)管使用前還應(yīng)進(jìn)行水密承壓試驗(yàn)和接頭抗拉試驗(yàn)。2.2.4混凝土配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，采用高強(qiáng)度水泥時，應(yīng)考慮混凝土的初凝和終凝時間與單樁灌注時間的關(guān)系，必要時添加緩凝劑。若無特殊原因，鋼筋骨架安裝并完成二次清孔后應(yīng)立即灌注混凝土，若因故推遲灌注混凝土，應(yīng)重新進(jìn)行清孔。2.2.5混凝土灌注前，完成二清后孔內(nèi)泥漿的相對密度應(yīng)不大于，含砂率不得大于2%，粘度不得大于20Pa·s。2.3處理方法如在水下鉆孔灌注樁施工中發(fā)生夾渣或斷樁，要當(dāng)即查明事故原因，采取相應(yīng)處理方法。2.3.1若是上述2.1.1或2.1.2原因引起的，如孔底混凝土深度小于0.5m，可重新放隔水栓澆筑混凝土，否則應(yīng)將導(dǎo)管提出，將孔底的混凝土用空氣吸泥泵清出，重新澆筑混凝土。2.3.2若是2.1.3原因引起的,應(yīng)漿導(dǎo)管拔出重新下導(dǎo)插入混凝土內(nèi)1m左右，用吸泥泵將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿吸出抽干，然后加防水塞重新灌注混凝土，對于重新灌注的混凝土，前兩盤要加大水泥用量，導(dǎo)管內(nèi)裝灌混凝土后稍提導(dǎo)管，利用新混凝土自重將底塞壓出，然后繼續(xù)灌注。2.3.3若是上述2.1.4或2.1.5原因引起的，應(yīng)超灌一定量的混凝土，超灌量以能保證樁頂鑿除浮漿后樁頭混凝土強(qiáng)度能滿足設(shè)計要求為宜。3.堵管在灌注過程中，混凝土在導(dǎo)管中下不去，稱為堵管。3.1堵管情況及成因3.1.1混凝土開始澆灌時，隔水栓卡在導(dǎo)管內(nèi)，造成澆灌臨時中斷，其原因?yàn)椋焊羲ǎㄇ颍┲谱?、加工尺寸不?guī)矩，尺寸偏差過大，被卡在導(dǎo)管內(nèi)，沖不出來；導(dǎo)管下入前，內(nèi)壁混凝土漿渣未徹底清除干凈；混凝土坍落度過大，和易性差，砂子擠夾在隔水栓（球）與導(dǎo)管之間，使隔水栓下不去。3.1.2混凝土導(dǎo)管內(nèi)被混凝土堵塞，混凝土下不去，難以順利進(jìn)行澆灌。其原因?yàn)椋簩?dǎo)管口離孔底距離過小或插入到孔底沉渣中，混凝土難以從管底擠出；混凝土下沖力不夠或混凝土坍落度過小，石子粒徑過大，砂率過小，流動度差，混凝土難以下落；澆灌下料間隔時間過長，混凝土變稠，流動度下降，或已凝固。3.2預(yù)防措施針對以上兩種情況，分析其發(fā)生的原因，可采取有效的預(yù)防措施，比如隔水栓加工、制作尺寸要符合要求，澆灌混凝土前導(dǎo)管要清理干凈，嚴(yán)格控制混凝土的拌制質(zhì)量及澆灌時間，計算好導(dǎo)管距孔底的距離，準(zhǔn)確計算初灌混凝土的數(shù)量。3.3治理方法如發(fā)生堵管問題應(yīng)及時查明原因，分析其屬于哪類堵管問題，針對堵管類型采用以下兩種辦法進(jìn)行處理：如為上述3.1.1可采用搗（上部堵塞）、鐓、拆（中下部堵塞）的辦法處理。3.1.2可采用長鋼筋焊接沖搗管內(nèi)混凝土使混凝土下落，對于輕微堵管可利用吊車抖動導(dǎo)管吊繩及在導(dǎo)管口安裝附著式振搗器使混凝土下落，如仍不能下落時，應(yīng)立即拔出導(dǎo)管逐段拆除，并將管內(nèi)混凝土清理干凈，按照導(dǎo)管進(jìn)水第三種原因引起的方法重新進(jìn)行灌注工作。4.埋管灌注過程中導(dǎo)管拔不動或灌注完畢導(dǎo)管無法拔出統(tǒng)稱為埋管。4.1形成原因埋管常因?qū)Ч苈裆钏?，另外混凝土澆筑時間過長，沒有及時活動導(dǎo)管或鋼筋籠上鋼筋焊接不牢，吊放和澆灌混凝土?xí)r被碰撞散開，將導(dǎo)管卡住也可導(dǎo)致埋管。4.2預(yù)防措施灌注水下混凝土?xí)r，要派專人經(jīng)常測定導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋置深度，一般宜控制在2.0m～6.0m內(nèi)，并且灌注混凝土?xí)r要經(jīng)常小幅度的抖動導(dǎo)管以防止導(dǎo)管與混凝土粘結(jié)，并且要盡可能的縮短混凝土的灌注時間，如必須間歇時應(yīng)將導(dǎo)管拔到最小埋置深度，下鋼筋籠前要檢查焊接牢固，不得有開焊，在下導(dǎo)管時發(fā)現(xiàn)鋼筋籠有散開時，要及時進(jìn)行糾正補(bǔ)焊牢固。4.3處理措施若埋管事故已發(fā)生，應(yīng)立即用大噸位的吊車進(jìn)行提升導(dǎo)管，若仍無法拔出導(dǎo)管，應(yīng)采取措施將導(dǎo)管強(qiáng)力拔斷，然后按照處理斷樁的辦法處理。如果埋導(dǎo)管時已灌混凝土未初凝且流動性還未減少，可以將混凝土表面的泥渣用吸泥泵吸出，然后重新下導(dǎo)管重新灌注混凝土，灌注時與2.3.2處理辦法類同。5.鋼筋籠上浮鋼筋籠上浮是灌注樁施工過程中經(jīng)常遇到的現(xiàn)象，應(yīng)結(jié)合引起浮籠的實(shí)際原因采用不同的處理辦法。5.1產(chǎn)生原因5.1.1混凝土初凝和終凝時間太短，使孔內(nèi)混凝土過早結(jié)塊，當(dāng)混凝土面上升至鋼筋骨架底時，結(jié)塊的混凝土托起鋼筋籠上浮。5.1.2清孔時孔內(nèi)泥漿中懸浮的沙粒太多，混凝土灌注過程中砂?；爻猎诨炷撩嫔闲纬奢^密實(shí)的砂層，并隨混凝土面逐漸升高，亦能托起鋼筋籠上浮。5.1.3當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠底部時，若灌注速度太快，也會造成鋼筋籠上浮。5.2預(yù)防措施5.2.1除認(rèn)真清孔外，當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠底部1m左右時，應(yīng)降低灌注速度。當(dāng)混凝土面上升至骨架底口4m以上時，提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于鋼筋籠底部2m以上，然后恢復(fù)正常灌注速度。5.2.2在滿足設(shè)計的條件下適當(dāng)?shù)臏p少鋼筋籠底部箍筋的間距和數(shù)量以減小混凝土對鋼筋籠的沖擊力，另外應(yīng)做鋼筋籠的定位措施，可以接長四跟主筋，并把他們焊接固定在護(hù)筒上阻止它的上浮。5.3治理方法如果出現(xiàn)了鋼筋籠上浮的現(xiàn)象，首先就應(yīng)該立即停止灌注混凝土，計算出上浮的高度，當(dāng)上浮的高度較小時可以通過鉆機(jī)護(hù)筒控制它的上浮，然后提拔導(dǎo)管使導(dǎo)管的埋深控制在1米左右，但是不能提得過多，以防導(dǎo)管進(jìn)水，接著可以按照正常的速度灌注。不過這些措施需要征求監(jiān)理的意見，會同設(shè)計代表進(jìn)一步確定鋼筋籠上浮后樁基的強(qiáng)度及受力是否仍符合要求。當(dāng)上浮的高度過大時，應(yīng)立即拔除導(dǎo)管，吊起鋼筋籠重新清孔。6.少灌少灌又稱短樁，是指灌注樁的實(shí)際混凝土澆筑量小于設(shè)計或計算體積。6.1產(chǎn)生原因灌注結(jié)束后，由于孔口坍方或下部頂上的泥漿比重過大，使得漿渣過稠，施工人員用測錘未測到砼表面，而誤以為砼已灌注到樁頂設(shè)計高程，使得樁灌短所造成的事故。6.2預(yù)防措施6.2.1孔口護(hù)筒要埋設(shè)要嚴(yán)格按規(guī)范要求，以防止孔口坍方，且在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)