鉆孔樁施工質(zhì)量通病的防治

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【摘  要】結(jié)合衡陽(yáng)湘江特大橋鉆孔樁施工中遇到的質(zhì)量通病及現(xiàn)場(chǎng)處理措施、方法，介紹一些事故的解決方法，為今后類(lèi)似工程施工整理了一點(diǎn)借鑒經(jīng)驗(yàn)
【關(guān)鍵詞】鉆孔樁 質(zhì)量通病 防治
1、工程概況
湘桂鐵路擴(kuò)能改造工程衡陽(yáng)至永州段湘江特大橋中心里程：DK11+772.33，橋全長(zhǎng)L=2972.5m。其中ø1.0m315根；ø1.25m224根；ø1.5m22根；ø2.0m54根；ø2.0m單根樁長(zhǎng)48.5m位于28號(hào)墩。
2、工程地質(zhì)情況
樁身主要穿越地質(zhì)為: 人工填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、砂類(lèi)土、泥質(zhì)砂巖等。26號(hào)墩~31號(hào)位于湘江河中；14號(hào)橋墩位于斷層帶，工程地質(zhì)條件較差；17號(hào)橋墩位于京廣鐵路上行線與衡陽(yáng)—廣州107國(guó)道中間，此路段為高填筑路段，地面以下10.0m采用風(fēng)化巖填筑空洞較多。
3、鉆孔樁質(zhì)量通病及處理措施
在大湘江特大橋鉆孔樁施工過(guò)程中，由于人為和地質(zhì)等原因的影響，出現(xiàn)了諸多質(zhì)量通病。下面就是本橋沖擊鉆孔施工中遇到的一些問(wèn)題及處理辦法介紹如下：
3.1 、鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題的處理
3.1.1、孔位偏斜。多因護(hù)筒埋置中心與樁位中心的偏差；鉆孔樁機(jī)安裝支撐不牢；鉆孔樁位地質(zhì)下沉；鉆進(jìn)過(guò)程中地質(zhì)軟硬不均或遇突出孤石等原因引起。應(yīng)對(duì)措施：
（1）定位孔位埋設(shè)控制樁，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)高出頂面0.3m，傾斜度偏差不得大于1%m，埋置深度根據(jù)地質(zhì)條件控制在1.0～1.5m，護(hù)筒定位后應(yīng)根據(jù)控制樁及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置，護(hù)筒中心與樁位中心線偏差嚴(yán)格控制不大于50mm，并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí)，以防鉆孔過(guò)程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。樁位中心應(yīng)報(bào)檢合格后方可開(kāi)鉆。
（2）開(kāi)鉆前應(yīng)夯實(shí)平整孔位周邊地基，鉆孔樁機(jī)兩支撐基礎(chǔ)應(yīng)加設(shè)支撐方木。
3.1.2、偏孔：在鉆孔中如出現(xiàn)偏孔應(yīng)根據(jù)鉆渣認(rèn)真核對(duì)地質(zhì)資料和檢查沖擊鉆齒是否高低不平。如偏斜發(fā)生在地質(zhì)變化地段應(yīng)采用探孔器檢查成孔的直徑、垂直度，可在偏斜處反復(fù)掃孔進(jìn)行解決。當(dāng)不能解決時(shí)應(yīng)分析清楚巖層的走向，而后采用適當(dāng)?shù)幕靥畈牧希ɑ靥畈牧弦话銥槠羽ね恋冉M成的混合物）回填至計(jì)算確定的高程處，靜置一段時(shí)間后開(kāi)始施工。即孔中心偏差小于20cm的，靜置1～2h后可以繼續(xù)鉆孔?？字行钠畲笥?0cm的，應(yīng)根據(jù)情況靜置2h甚至更長(zhǎng)的時(shí)間待地層沉積穩(wěn)定后恢復(fù)鉆孔施工。穿過(guò)傾斜巖層過(guò)程中，應(yīng)采用自重較大的復(fù)合式牙輪鉆、沖擊鉆，以慢速鉆孔。如因鉆齒高低不平嚴(yán)重應(yīng)及時(shí)更換鉆齒。
3.1.3、縮孔：是在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土，特別是IL＞1.0處于流塑性狀態(tài)的土層中出現(xiàn)的特有現(xiàn)象，其原因是此類(lèi)地層含水高、塑性大，鉆頭經(jīng)過(guò)后鉆孔壁回縮，從而導(dǎo)致鉆孔的直徑小于設(shè)計(jì)的樁直徑；或是因?yàn)殂@頭四周磨損嚴(yán)重造成。針對(duì)前一種原因，采取塊、卵石土回填，而后用重量較大的沖擊鉆進(jìn)行沖擊，擠緊鉆孔孔壁的辦法處理。另就是要隨時(shí)檢查鉆頭直徑，磨損較大的應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。
3.1.4、卡鉆：鉆孔經(jīng)過(guò)巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理：
（1）由于“探頭石”引起的卡鉆，可以適當(dāng)往下放鉆頭，而后強(qiáng)力快速上提鉆頭，使“探頭石”受力瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。
（2）因鉆頭穿過(guò)巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法進(jìn)行處理（砂土地層中不宜采取此方法處理）。
（3）由于機(jī)械故障或突然停電導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的鉆頭無(wú)法提升現(xiàn)象，應(yīng)采取調(diào)節(jié)泥漿指標(biāo)，增大泵量及向孔內(nèi)投入砂石，嚴(yán)重糊鉆時(shí)，停鉆清除鉆渣。
3.1.5、護(hù)筒脫落：是由于護(hù)筒背后回填質(zhì)量不好受地面水流的浸泡等因素引起的護(hù)筒失去穩(wěn)定、脫落。出現(xiàn)護(hù)筒脫落應(yīng)立即停止鉆孔，將鉆機(jī)移開(kāi)，采取相應(yīng)措施處理。由于地面流水引起的可先排除流水，在原地面上填一層黏土使地面干燥、不滲漏，而后，重新安裝護(hù)筒（作好護(hù)筒背后填筑）恢復(fù)鉆孔施工。
3.1.6、掉鉆：由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌或打空錘等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱(chēng)“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后，用打撈叉、打撈釣等工具實(shí)施打撈。另施工過(guò)程中注意觀察鋼絲繩的工作狀態(tài)，落錘后若鋼絲強(qiáng)顫動(dòng)厲害則可能是鋼絲繩收放量小了，在打空錘應(yīng)合理放松繩索，防止空打造成繩索斷裂。如因孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒(méi)且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時(shí)有繼續(xù)坍塌可能時(shí)，先在孔內(nèi)安裝長(zhǎng)鋼護(hù)筒、攪拌樁圍護(hù)、帷幕法等方法加固鉆孔壁，而后打撈鉆頭。
3.1.7、護(hù)筒下冒水、孔內(nèi)漏漿：首先分析冒水、漏漿原因，由于護(hù)筒埋設(shè)太淺，周?chē)钔敛幻軐?shí)，或護(hù)筒的接縫不嚴(yán)密，可加長(zhǎng)護(hù)筒埋置深度，并在護(hù)筒周?chē)鷮?duì)稱(chēng)地、均勻地回填最佳含水量的粘土(最好選用黃土)要分層回填夯實(shí)，以達(dá)到最佳密實(shí)度。如護(hù)筒嚴(yán)重下沉、位移，則應(yīng)返工重埋護(hù)筒。鉆孔孔壁漏水，可倒入粘土或填入片石、碎卵石土，以增強(qiáng)護(hù)壁。對(duì)于本橋17號(hào)墩樁基施工的特如情況，擬采用人工挖孔、鋼筋砼護(hù)壁至地質(zhì)較好地方，然后開(kāi)鉆。
3.2 、水下混凝土灌注中出現(xiàn)問(wèn)題的處理
3.2.1、沉碴厚度超標(biāo)。其原因有第一次清孔泥漿比重過(guò)??；下籠時(shí)刮壞孔壁使泥土坍落孔底；二次清孔不徹底?？刂拼胧?br /> （1）鉆孔樁施工過(guò)程中的泥漿控制指標(biāo)：黏度測(cè)定，一般地層：17～20s；松散易坍地層：19～28s含砂率不大于4％；膠體率不小于95％；PH值應(yīng)大于6.5，制備泥漿易選用高塑性粘土或膨潤(rùn)土。
（2）下籠前檢查鋼筋保護(hù)層厚度（一般在鋼筋籠上焊接鋼耳朵）是否符合要求和采用檢控器進(jìn)行成孔直徑、垂直度檢查，當(dāng)不符合要求應(yīng)在偏斜部位采用樁錘來(lái)回掃孔。下籠時(shí)不能碰撞孔壁。
（3）根據(jù)孔深計(jì)算吊筋長(zhǎng)度，鋼筋籠下放到位后吊筋焊接在護(hù)筒上以防止鋼筋籠掉落。進(jìn)行二次清孔，應(yīng)逐漸降低泥漿黏度，在孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無(wú)2～3mm顆粒，含砂率小于2%時(shí)，再調(diào)節(jié)到泥漿比重不大于1.1，黏度18～20s方可進(jìn)行樁身砼灌注。如沉碴為粉砂難以清孔時(shí)，可安裝分砂器進(jìn)行清孔（湘江特大橋3號(hào)墩各樁位于粉砂巖層，清孔時(shí)就采用分砂器濾渣效果很好），另孔清好后及時(shí)灌注以防塌孔。
3.2.2、鋼筋籠較大、重，吊放易變形，籠身除按設(shè)計(jì)設(shè)置加強(qiáng)筋而無(wú)十字支撐筋時(shí)，加工鋼筋籠可在加強(qiáng)箍圈內(nèi)設(shè)置同型號(hào)鋼筋的十字支撐以增加鋼筋籠的強(qiáng)度。鋼筋籠保護(hù)層厚度合格，焊接時(shí)注意規(guī)范中“同一截面規(guī)定”的要求。    
3.2.3、封底失?。河捎谑着炷翑?shù)量過(guò)小、導(dǎo)管漏氣、導(dǎo)管強(qiáng)度不符合要求、孔底的沉碴厚度大等原因?qū)е率着炷凉嘧⑷肟缀?，未?shí)現(xiàn)水下混凝土封底的現(xiàn)象稱(chēng)為封底失敗。封底失敗后，應(yīng)立即暫停灌注，及時(shí)對(duì)孔內(nèi)已灌注的混凝土進(jìn)行清理。
（1）首批灌注砼數(shù)量應(yīng)大于導(dǎo)管初次埋置深度（≥1.0米）和填充導(dǎo)管底部的需要,鉆孔樁所需首批砼數(shù)量可按下式計(jì)算：
V≥(πd2)/4×h1+(πD2)/4×（H1+ H2）
式中：V--首批砼所需數(shù)量(m3)
H1—樁徑底至導(dǎo)管底端的間距，一般為為0.4（m）
H2--導(dǎo)管初次埋設(shè)深度（m），H2≥1.0m
h1—樁孔內(nèi)砼面高度達(dá)到H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)砼柱平衡導(dǎo)管外水（或泥漿）壓力所需要的高度（m），即
h1=γWHW/γC
其中：HW--是樁孔內(nèi)砼面以上水或泥漿的深度（m）
γW--樁孔內(nèi)水或泥漿的容重(KN/m3)
γC--砼的容重(KN/m3)
D--樁孔直徑（m）
d--導(dǎo)管內(nèi)徑（m）
由于孔徑的不均勻，該式計(jì)算出的首批混凝土數(shù)量后，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)孔內(nèi)情況適當(dāng)增大混凝土量。
（2）地層穩(wěn)定性較好的，應(yīng)采取導(dǎo)管內(nèi)安裝高壓風(fēng)管進(jìn)行二次清孔的方法將已灌注的混凝土清理干凈。地層穩(wěn)定性差或高壓清孔的方法不能奏效則應(yīng)及時(shí)拆除導(dǎo)管、拔除鋼筋籠，將鉆機(jī)安裝到位，重新置換泥漿后用沖擊鉆清除已灌注的混凝土，達(dá)到孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，請(qǐng)示監(jiān)理單位檢查合格后進(jìn)行水下混凝土灌注。
（3）通過(guò)孔深計(jì)算導(dǎo)管長(zhǎng)，確保導(dǎo)管口距孔底要保持在0.4m 左右的距離。當(dāng)球塞被壓出導(dǎo)管并灌下一定數(shù)量的混凝土后，應(yīng)將導(dǎo)管緩慢下降0.1～0.3mm ,使灌注初期導(dǎo)管被混凝土埋入的深度盡可能加大（即初次埋置深度不少于1.0米,灌注中導(dǎo)管埋置深度2～4m），以保正混凝土灌注質(zhì)量。
3.2.4、卡管：因混凝土和易性差、混凝土中含有大塊骨料或受潮凝固的水泥塊、灌注混凝土沖擊力不足或是導(dǎo)管密封不好、導(dǎo)管內(nèi)擠入高壓空氣等原因?qū)е滤禄炷凉嘧⑦^(guò)程中無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為“卡管”。
（1）由于混凝土自重不足造成的導(dǎo)管堵塞，可以少量（根據(jù)堵管前測(cè)量及計(jì)算的導(dǎo)管埋深結(jié)果在保證導(dǎo)管最小安全埋深確定）緩慢提升導(dǎo)管而后快速下落的方法或加大一次性灌注較大混凝土數(shù)量而后快速提升再迅速下放，以沖擊疏通導(dǎo)管或上、下抖動(dòng)導(dǎo)管、附著式振搗器等方法進(jìn)行處理。砼拌和物要有良好的和易性，在運(yùn)輸和灌注過(guò)程中，無(wú)離析，泌水，其坍落度為18～22cm；當(dāng)灌注至樁頂標(biāo)高8～10m時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)至16～20cm，以提高樁身上部砼強(qiáng)度。
（2）根據(jù)樁孔直徑選者合適的導(dǎo)管，導(dǎo)管在使用前必須進(jìn)行水密試驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。進(jìn)行水密實(shí)驗(yàn)的水壓不應(yīng)小于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力,也不應(yīng)小于導(dǎo)管壁和焊縫可能承受砼時(shí)最大壓力的1.3倍,可按下式計(jì)算:
P=γCh1-γWHW
式中：p—導(dǎo)管可能受到的最大內(nèi)壓力Kpa
γC—砼拌各物的容重,取24KN/m3
h1—導(dǎo)管內(nèi)砼柱最大高度（m）,以導(dǎo)管全長(zhǎng)或預(yù)計(jì)的最大高度計(jì)
γW—孔內(nèi)水或泥漿的容重(KN/m3)
HW—孔內(nèi)水或泥漿的深度（m）
另當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿(mǎn)含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，以免在管內(nèi)形成高壓氣囊，擠壞管節(jié)密封圈，導(dǎo)致漏水、漏漿。
（3）由于操作失誤或?qū)Ч芏氯刃枰M(jìn)行采取“二次拋球法”處理。具體操作方法：原導(dǎo)管或新更換的導(dǎo)管重新下放至距已澆砼面20～40cm（設(shè)已澆砼面深度為H1）再次拋球，認(rèn)真計(jì)算出砼充滿(mǎn)整個(gè)導(dǎo)管及沒(méi)過(guò)導(dǎo)管的砼量，當(dāng)砼達(dá)到管底時(shí)（設(shè)此時(shí)砼面深度為H2）馬上利用重物將導(dǎo)管壓入到起始砼澆注深度（＜H1）并連續(xù)澆注，將砼澆注到要求的標(biāo)高加上（H2 -H1）的高度。
3.2.5、斷樁由于灌注中提升導(dǎo)管失誤、混凝土供應(yīng)中斷（下雨、停電、機(jī)械故障等）或?qū)Ч苈┧仍驅(qū)е聦?dǎo)管中已灌注的混凝土與導(dǎo)管的混凝土隔斷，無(wú)法繼續(xù)灌注的現(xiàn)象通稱(chēng)為斷樁。在灌注過(guò)程中認(rèn)定發(fā)生斷樁事故后，應(yīng)立即停止繼續(xù)灌注，提拔導(dǎo)管和鋼筋籠減少損失。并采取以下辦法處理：
（1）砼灌注方量較少或斷樁面位于不大于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的三分之一時(shí)，一般采取原位鉆除已灌注部分砼，重新清孔和灌注（如位于湘江河中的27號(hào)墩2號(hào)樁在灌注7.0m位置時(shí)因砼輸送泵損壞造成砼供應(yīng)中斷樁。處理措施：提拔導(dǎo)管、吊出鋼筋籠、原位復(fù)鉆）。
（2）斷樁截面位于設(shè)計(jì)樁全長(zhǎng)的三分之二以上且距離孔口深度不大于10m時(shí)，先進(jìn)行鉆孔壁加固，而后進(jìn)行鉆孔樁的接長(zhǎng)。
（3）對(duì)已經(jīng)發(fā)生或估計(jì)可能發(fā)生的斷樁、夾泥樁可采取壓入水泥漿補(bǔ)強(qiáng)的方法處理。
3.2.6、鋼筋籠上?。河捎阡摻罨\的加固不牢或灌注過(guò)程中提升導(dǎo)管等原因引起鋼筋籠的移位現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)鋼筋籠上浮。
（1）防浮籠措施：在鋼筋籠主筋上焊接“倒刺”方法來(lái)防止鋼筋籠上浮，即鋼筋籠同一截面上焊3～4個(gè)“倒刺”，每個(gè)鋼筋籠設(shè)置不少于2道；加大吊筋的直徑，吊筋與護(hù)筒焊接牢固；砼灌注過(guò)程中速度不應(yīng)過(guò)快和及時(shí)拆管。
（2）鋼筋籠上浮處理措施：首先應(yīng)停止砼灌注，緩慢插入導(dǎo)管然后快速提升（注意控制好導(dǎo)管埋置砼深度）反復(fù)循環(huán)幾次可處理已上浮的鋼筋籠；鋼筋籠上浮比較嚴(yán)重?zé)o法恢復(fù)時(shí)必須拔出鋼筋籠，比照斷樁進(jìn)行處理。
4.1、灌注成樁后發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷及處理
4.1.1、樁全長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)要求這種缺陷可分為兩類(lèi)：處理樁頭后，混凝土頂面高程小于設(shè)計(jì)要求、樁頭質(zhì)量不合格；鉆孔底部沉積的虛碴在清孔時(shí)未清理干凈導(dǎo)致樁全長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)、嵌入基巖深度小于設(shè)計(jì)。后一種情況在本橋施工中未出現(xiàn)（本橋所有樁基在灌注砼前除檢查泥漿各指標(biāo)外，還停機(jī)不少于15分鐘檢查孔底沉渣厚度）。
（1）樁頂高程小于設(shè)計(jì)要求的原因是混凝土灌注終孔時(shí)控制失誤?；娱_(kāi)挖后進(jìn)行鉆孔樁的接長(zhǎng)。接長(zhǎng)施工前，先清理干凈混凝土以上的浮渣和松散混凝土等，將頂面人工鑿修平整。在護(hù)筒防護(hù)下開(kāi)挖接長(zhǎng)部分的樁孔，接長(zhǎng)部分樁孔直徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)鉆孔樁直徑40cm，深度從平整后混凝土面向下不小于接長(zhǎng)部分樁孔直徑的1倍。接長(zhǎng)部分混凝土的強(qiáng)度應(yīng)比原設(shè)計(jì)提高1個(gè)等級(jí)，新舊混凝土的接合面必須做好混凝土的接槎處理。
（2）在拔出最后一節(jié)導(dǎo)管時(shí)，速度要慢，防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管形成泥心影響樁頭質(zhì)量。為保證樁頭質(zhì)量，砼灌注應(yīng)比設(shè)計(jì)高0.5～1.0m。
4.1.2、因鉆孔樁底部沉積物未清理干凈造成的樁全長(zhǎng)小于設(shè)計(jì)現(xiàn)象處理的難度較大。一般可以在征得設(shè)計(jì)單位同意的前提下，采取鉆孔樁底部壓漿或者高壓注漿處理。
4.1.3、樁體混凝土不連續(xù)由于灌注過(guò)程中，發(fā)生的孔壁局部坍塌的雜物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在樁體形成夾層導(dǎo)致鉆孔樁混凝土不連續(xù)。對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)積極與設(shè)計(jì)單位協(xié)調(diào)采取合理措施處理。
4.1.4、對(duì)于鉆孔樁底部混凝土夾碴的情況，采取樁底部壓漿或者高壓注漿方法處理。
4 結(jié)束語(yǔ)
總之在湘江特大橋鉆孔樁施工中雖然遇到了以上等諸多問(wèn)題，但由于施工、技術(shù)、質(zhì)檢人員對(duì)每道施工工序嚴(yán)格把關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題采取積極有效的控制措施，從而確保了樁身質(zhì)量。本橋所有樁基經(jīng)無(wú)損檢測(cè)全部合格。最后提出一點(diǎn)就是：在鉆孔樁施工過(guò)程中要抓好泥漿和砼的質(zhì)量，詳細(xì)做好各項(xiàng)施工記錄，牢牢把好鉆孔、清孔和砼灌注等關(guān)鍵工序的質(zhì)量關(guān)，這是防止質(zhì)量事故發(fā)生的行之有效措施。

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