鉆孔灌注樁沖擊法施工質(zhì)量通病及防治

黃勤勞

(中鐵一局集團(tuán)有限公司，陜西西安710054)

    鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式，被廣泛應(yīng)用于各種橋梁工程。鉆孔灌注樁具有適應(yīng)性強(qiáng)、對鄰近建筑物影響較小、抗震性強(qiáng)、施工所需設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但它作為技術(shù)含量較高的基礎(chǔ)形式，因地下施工及情況不明確等原因，在施工過程中仍存在較多問題。

1.工程實(shí)例

    陜西寶雞至牛背高速公路BTll合同段小節(jié)渭河大橋起訖樁號(hào)：ZK208+2647一ZK208+7626，中心樁號(hào)ZK208+51365：YK208+24411—YK208+73983，中心樁號(hào) YK208+49197。全橋共l6跨，采用30m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁。其中：樁基60根、墩柱58根、樁間系粱28根、柱間系粱22根、蓋梁、擋塊墊石30榀、橋臺(tái)4個(gè)、30m預(yù)制粱板l28片。

    樁基施工方法采用沖擊鉆鉆孔，預(yù)制鋼筋籠，泥漿護(hù)壁施工，埋設(shè)聲測管。樁徑l8 m，平均樁長24m左右，水下(225混凝土用量3700 m)。

    橋梁樁基的主要地質(zhì)情況自上而下依次為：圓礫，厚度為1.8-2.0m；卵石，厚度為l3.5—14.5m；漂石，厚度為8～9m。河道常水位0.8 m。

2.施工中的質(zhì)量通病及處理方案

    2.1鉆進(jìn)中塌孔

    2.1.1塌孔現(xiàn)象

    在鉆孔過程中，鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口不斷冒出細(xì)密水泡，表明巳塌孔。速時(shí)出渣量明顯增多，鉆頭不見明顯進(jìn)尺而鉆孔負(fù)荷顯著增加，泥漿泵壓力驟然上升，造成憋泵。一旦塌孔，鉆孔無法正常進(jìn)行，容易造成鉆機(jī)掉鉆、埋鉆事故。

    2.1.2 塌孔防治措施

    (1)在松散粉砂土或流砂地質(zhì)鉆孔時(shí)，應(yīng)注意選用較大重度、粘度的泥漿。要求泥漿中不得含有砂石、腐殖物等雜質(zhì)，塑性指數(shù)大于22。一般選用優(yōu)質(zhì)黃泥制作泥漿，并放慢進(jìn)尺速度，平均速度控制在6～7 m／h為宜。也可向孔內(nèi)投人適量黏土摻片石或卵石，低錘沖擊，將黏土膏和片卵石擠人孔壁穩(wěn)定孔壁。

    (2)根據(jù)地質(zhì)情況，調(diào)整泥漿重度，保證泥漿有足夠的稠度以確保孔內(nèi)外水位差，維持孔壁穩(wěn)定。泥漿相對重度控制在1.25～1.30左右，數(shù)量不少于單樁孔內(nèi)體積的兩倍。實(shí)踐證明：高質(zhì)充足的泥漿是確保鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一一鉆到距孔口6 m左右時(shí)，可不必向孔內(nèi)輸入高壓水，讓鉆渣自然形成濃稠的低質(zhì)泥漿護(hù)壁，特別應(yīng)護(hù)住護(hù)筒刃腳處的井壁。

    (3)清孔時(shí)應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)補(bǔ)水．確保孔內(nèi)一定的水位高度，中段6 m左右可以輸入高壓水承壓清孔。下段6 m左右輸入黃泥漿，照此做法，既有效保證了施工質(zhì)量，又節(jié)約泥漿用量。

    (4)發(fā)生孔口坍塌時(shí)，可立即拆除護(hù)筒井回填鉆孔，重新埋設(shè)護(hù)筒再鉆。當(dāng)塌孔部位不深時(shí)，可采用深埋護(hù)筒法，將護(hù)簡周圍土夯填密實(shí)后重新鉆孔。

    (5)發(fā)生孔內(nèi)坍塌時(shí)，判明坍塌位置，回填砂夾黏土(或砂礫夾黃土)高出塌孔處l 5 m左右．如塌孔嚴(yán)重應(yīng)全部回填，待回填物沉積密宴后再鉆。

    2.2鉆孔偏斜

    2.2.1鉆孔偏斜現(xiàn)象及原因

    包括現(xiàn)場鉆成的樁孔垂直樁不豎直，斜樁斜度不符臺(tái)要求的標(biāo)準(zhǔn)或樁位偏離設(shè)計(jì)樁位等現(xiàn)象。造成鉆孔偏斜的原因主要有：

    (1)施工場地平整度及堅(jiān)實(shí)度不夠，鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻沉陷造成。

    (2)鉆錘徑向尺寸不均勻，接頭部位松動(dòng)，鉆桿、塔架彎曲變形等機(jī)械原因引起鉆孔過程中鉆錘受力不均，進(jìn)足速度不平衡造成。

    (3)隨著鉆孔探度的加大，鉆錘晃動(dòng)偏離設(shè)計(jì)樁軸線不均造成。

    (4)鉆孔中遇有較大孤石或探頭石，在有傾斜度的軟硬地層臨界面鉆進(jìn)時(shí)，或在粒徑懸殊地層鉆進(jìn)時(shí)造成。

    2.2.2鉆孔偏斜防治措施

    (1)鉆位場地要平整堅(jiān)實(shí)．并保證有足夠的寬度。

    (2)鉆機(jī)各組件就位前要認(rèn)真檢查檢測，鉆機(jī)支架剮度應(yīng)滿足要求。鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)使轉(zhuǎn)盤、底座水平，確保天輪輪緣、鉆桿卡盤和護(hù)簡中心在同一垂線，并固定好鉆架，應(yīng)經(jīng)常檢查校正。

    (3)施工中要經(jīng)常觀察及時(shí)糾正不良操作。

    (4)在傾斜的軟硬地層臨界面鉆進(jìn)時(shí)．應(yīng)控制進(jìn)尺，低進(jìn)程鉆進(jìn)，或回填片(卵)石沖平后再鉆。

    (5)在偏斜處吊住鉆頭往復(fù)掃孔，矯正孔位。

    (6)偏移嚴(yán)重或位移過大時(shí)，應(yīng)回填砂黏土，待沉積密宴后重新放樣，埋設(shè)護(hù)筒，重新再鉆。

    2.3縮孔

    2.3.1縮孔現(xiàn)象及原園

    造成成樁孔徑小于設(shè)計(jì)要求。縮孔產(chǎn)生的主要原因有：   

    (1)鉆頭焊補(bǔ)不及對，鉆錘嚴(yán)重磨損造成鉆出孔徑比設(shè)計(jì)樁徑小。

    (2)鉆進(jìn)地層中有軟塑土，遇水轉(zhuǎn)脹后造成樁孔縮小。

    2.3.2縮孔防治措施

    (1)經(jīng)常檢查鉆頭尺寸，及時(shí)補(bǔ)焊或更換鉆齒。

    (2)遇有軟塑性膨脹土?xí)r，應(yīng)采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁。

    (3)應(yīng)用鉆頭上下往復(fù)掃孔的方法擴(kuò)大孔徑

    2.4掉鉆、卡鉆和埋鉆

    2.4.1掉鉆，卡鉆和埋鉆產(chǎn)生的主要原因

    (1)沖擊鉆孔時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)不均，產(chǎn)生梅花形孔，或孔內(nèi)有探頭石。傾斜長護(hù)簡下端撞擊變形及鉆頭傾倒均可造成。

    (2)強(qiáng)提、強(qiáng)扭使鉆桿或鋼絲繩斷裂。鉆桿接頭不良、滑絲；電機(jī)接線錯(cuò)誤，使不能反轉(zhuǎn)的鉆桿松脫．鉆桿、鋼絲繩、聯(lián)結(jié)裝置磨損未能及時(shí)更換等造成。

    2.4.2掉鉆、卡鉆和埋鉆曲防治措施

    (1)經(jīng)常檢查鋼絲繩及聯(lián)結(jié)裝置，及時(shí)更換磨損件。

    (2)用低沖程時(shí)，每隔一段時(shí)間應(yīng)更換高沖程，使鉆錘有足夠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，避免形成梅花孔造成卡鉆。

    (3)出現(xiàn)卡鉆時(shí)不宜強(qiáng)提，要輕提鉆頭。如輕提不動(dòng)時(shí)，可用小沖擊鉆沖擊，或采用沖、吸的方法將鉆頭周圍的孔渣松動(dòng)后再提出。

    (4)對于掉鉆時(shí)，宜迅速用打撈叉，鉤，繩套等專用工具打撈。

    (5)對于埋鉆較輕的糊鉆，應(yīng)對泥漿稠度、鉆渣、進(jìn)出口、鉆桿內(nèi)徑大小，排渣設(shè)備進(jìn)行檢查，控制適當(dāng)進(jìn)尺可以解決。當(dāng)埋鉆造成嚴(yán)重糊鉆，應(yīng)停鉆提出鉆頭，清除鉆渣，沖擊鉆糊時(shí)應(yīng)減小沖程．降低泥漿稠度，并在黏土層上回填部分砂石料。

    2.5清孔后孔底沉渣超厚

    2.5.l清孔后孔底沉渣超厚產(chǎn)生的主要原因

    (1)掏渣法清孔只能去除粗粒鉆渣不能降低泥漿相對稠度，灌注樁體砼時(shí)．部分泥漿沉淀孔底造成。

    (2)噴射清孔時(shí)，因射水壓力過大引起塌孔造成。

    2.5.2孔底沉渣超厚的防治措施

    (1)清孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、鉆孔方法、機(jī)具設(shè)備條件手和地質(zhì)情況選定適當(dāng)方法，應(yīng)達(dá)到降低泥漿相對密度，清除鉆渣沉淀層減少超厚層的目的。

    (2)對于各種清孔方法，首選抽漿清孔法清孔最徹底，清孔時(shí)應(yīng)始終保持孔內(nèi)水頭高度，以防塌孔。

    (3)清孔后應(yīng)從孔口、中部、底部提取部分泥漿，測定各項(xiàng)指標(biāo)，確保泥漿符合要求。

    2.6斷樁

    2.6.1斷樁產(chǎn)生的主要原因

    (1)灌拄時(shí)間過長，首批砼已初凝，續(xù)灌砼沖破首批砼面上升，導(dǎo)致兩層砼中間夾有泥漿渣土。

    (2)灌注時(shí)間過長，初凝砼附著在導(dǎo)管外壁，并隨著終凝時(shí)導(dǎo)管的提升而上升．使樁頂部出現(xiàn)豎向空洞或夾心。

    (3)導(dǎo)管脫落或埋深過淺時(shí)其底口已到浮漿層，續(xù)灌砼與首批砼連接不密實(shí)，造成斷樁。

    (4)大幅度提升導(dǎo)管后又落下，泥漿渣伴隨導(dǎo)管進(jìn)砼后留在其內(nèi)造成夾心。

    2.6.2斷柱的處理措施

    (1)對已發(fā)生的斷樁，應(yīng)采用地質(zhì)鉆機(jī)鉆芯取樣．作深入的探查以判明情況。有樁底沉渣厚度太于50 cm；樁身砼有斷樁、夾泥、局部砼松散；取芯率小于40％并有蜂窩、松散、裹漿等情況之一時(shí)，采取壓漿樸強(qiáng)的方法處理。

    (2)對已發(fā)生的斷樁無法再補(bǔ)強(qiáng)的，采用沖擊鉆再次成孔并成樁。

3.結(jié)束語

    以上是沖擊法鉆孔灌注樁施工中經(jīng)常發(fā)生的塌孔、偏斜、縮孔、掉鉆、卡鉆和埋鉆，清孔后孔底沉渣超厚，斷樁等質(zhì)量問題，以及采取的具體處理方法。通過陜西寶雞至牛背高速公路BTIl合同段小節(jié)渭河大橋工程實(shí)踐證明，采取以上方法，既能保證工程質(zhì)量又能節(jié)約處理時(shí)間，同時(shí)使處理費(fèi)用降到最低限度，為處理類似問題積累了的經(jīng)驗(yàn)。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)