灌注樁樁身缺陷的成因與預(yù)防措施

提要:本文著重分析了公路橋梁鉆孔灌注樁產(chǎn)生缺陷的幾個(gè)主要原因，特別是樁身最大彎距處缺陷產(chǎn)生的原因，并提出預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁、缺陷原因、預(yù)防措施。
中圖分類號(hào)：TU522文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.前言

鉆孔灌注樁因其自重輕、外型美觀、施工方便、適用各種地基，在公路橋梁應(yīng)用十分廣泛，但由于施工工藝的特殊性，樁身極易產(chǎn)生斷樁、夾層、縮徑、孔洞、離析和膠接不良等缺陷。一旦樁身發(fā)生嚴(yán)重缺陷，就很難采取補(bǔ)救措施，造成很大的經(jīng)濟(jì)損壞。因此我認(rèn)為必須堅(jiān)持以預(yù)防為主的思想，加強(qiáng)質(zhì)量管理，改進(jìn)施工操作工藝，提高鉆孔灌注樁質(zhì)量。本文對(duì)鉆孔灌注樁經(jīng)常出現(xiàn)的樁身缺陷加以分析，并提出預(yù)防措施。

2.產(chǎn)生樁身缺陷的原因

鉆孔灌注樁質(zhì)量的好壞，灌注水下混凝土是成樁的關(guān)鍵工序。由于灌注水下混凝土工藝較復(fù)雜、工序較系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)操作引起樁身缺陷的原因較多，其中常見(jiàn)的有卡管、導(dǎo)管進(jìn)水、埋管、坍孔、澆短樁頭等。

2.1樁身一般缺陷原因
2.1.1卡管：在灌注灌注樁水下混凝土?xí)r，有時(shí)會(huì)由于混凝土級(jí)配碎石偏大、級(jí)配不均、施工混凝土和易性和流動(dòng)性差、施工中途停頓過(guò)久或混凝土拌和不均而導(dǎo)致卡管，這時(shí)施工人員的本能反應(yīng)就是頻繁地升降導(dǎo)管，致使混凝土離析及混凝土與沉碴混合，產(chǎn)生樁身缺陷。

2.1.2導(dǎo)管進(jìn)水：在鉆孔灌注樁灌注水下混凝土過(guò)程中，如果因?yàn)閷?dǎo)管密封不緊而進(jìn)水，進(jìn)入導(dǎo)管的這些泥水會(huì)混進(jìn)混凝土中，并一起澆筑進(jìn)樁身中，從而引起樁身產(chǎn)生缺陷。

2.1.3埋管：導(dǎo)管是灌注水下混凝土的重要機(jī)具，我們常用的導(dǎo)管是由每節(jié)１～２米的鋼管通過(guò)法蘭盤拼接而成。施工過(guò)程中，操作人員往往為減少拆管次數(shù)使導(dǎo)管在混凝土中埋置過(guò)深，而不斷升降導(dǎo)管盡量使混凝土上升到極限，由于導(dǎo)管不斷升降造成首批混凝土上面的孔底沉碴在法蘭盤阻礙磨擦的作用下不斷進(jìn)入已灌注好的樁身中，形成導(dǎo)管口以上一層含泥率和含水率較高的劣質(zhì)混凝土，所以導(dǎo)管升降次數(shù)越多，進(jìn)入頂層混凝土的泥漿機(jī)會(huì)就越多，升降深度越深，劣質(zhì)混凝土的厚度就越厚。如果提升導(dǎo)管后，其導(dǎo)管口剛好在這些較差混凝土之上，就會(huì)產(chǎn)生樁身局部結(jié)合不良或局部離析。

2.1.4坍孔：在灌注灌注樁水下混凝土過(guò)程中，如橋基位置地質(zhì)中夾有砂性土等容易松落、不穩(wěn)定的土層時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生坍孔現(xiàn)象，而坍落的泥土掉落在首批混凝土頂面，增加孔底沉碴厚度，在頻繁升降導(dǎo)管的過(guò)程中會(huì)由于法蘭盤的作用而間接產(chǎn)生樁身缺陷。同時(shí)在灌注混凝土過(guò)程中會(huì)由于無(wú)法得知坍孔程度，盲目拆管而導(dǎo)致斷樁。

2.1.5澆短樁頭：由于澆注灌注樁水下混凝土?xí)r，其頂面一層混凝土質(zhì)量往往較差，如果孔底沉碴較厚，澆注混凝土過(guò)程中出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象、清孔時(shí)泥漿濃度較濃、埋管較深或?qū)Ч艽┎宕螖?shù)較多，這時(shí)如果預(yù)留的樁頭太短，在處理樁頭差質(zhì)混凝土?xí)r，仍會(huì)留下部分質(zhì)量差的混凝土而導(dǎo)致樁身缺陷。

2.1.6孔底沉碴：孔底沉碴是造成樁身缺陷的直接原因，我們經(jīng)常使用沖抓錐鉆孔，孔底往往有泥塊，以及下鋼筋籠時(shí)，鋼筋碰擦孔壁坍落的泥塊及從清孔后至灌注混凝土前的沉淀渣等統(tǒng)稱孔底沉碴，若清孔不徹底，當(dāng)首批水下混凝土灌注后，孔底沉碴被埋置在首批混凝土底面，將直接影響樁身質(zhì)量，所以其厚度是至關(guān)緊要。

2.1.7地質(zhì)因素：鉆孔樁的成孔、清孔結(jié)束后，拆除鉆桿、鉆頭需要數(shù)小時(shí)，或在灌注混凝土過(guò)程中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差時(shí)，特別是個(gè)別地質(zhì)層中含有軟塑土遇水澎漲后孔徑縮小，或有松散性土層引起坍孔，也會(huì)造成樁身缺陷。

2.2樁身特殊位置缺陷成因
根據(jù)沿海河道通航凈空和地形情況，一般河床水深為2.5米左右，樁頂或蓋梁底離水面高為1米左右，工作平臺(tái)一般高度為離水面1.5米左右。而實(shí)踐證明墩樁缺陷經(jīng)常發(fā)生在離墩頂６米以內(nèi)，而低樁承臺(tái)的臺(tái)樁缺陷經(jīng)常發(fā)生在離樁頂３米以內(nèi)的可能性較大。而恰恰這些部位是樁身最大彎距處，樁身缺陷對(duì)受力影響很大，不可等閑視之。下面便對(duì)這些缺陷的成因進(jìn)行分析。

2.2.1墩樁樁身缺陷成因：一般地，導(dǎo)管長(zhǎng)度超過(guò)10米時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土超壓力大，導(dǎo)管埋置深度也大，發(fā)生缺陷少，導(dǎo)管長(zhǎng)度小于10米時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土超壓力小，導(dǎo)管埋置深度也淺，容易發(fā)生樁身缺陷。實(shí)踐證明，當(dāng)導(dǎo)管口離孔內(nèi)混凝土頂面高度小于６米時(shí)，此時(shí)導(dǎo)管內(nèi)壓力與外阻力平衡，導(dǎo)管內(nèi)混凝土不可能自動(dòng)下灌，而此時(shí)混凝土灌注速度較慢，埋管深度也很難保持正常，如果此時(shí)埋管深度小于2米，且導(dǎo)管口位于質(zhì)量差混凝土以上，繼續(xù)灌注以上混凝土，就會(huì)產(chǎn)生墩樁缺陷，所以說(shuō)墩樁缺陷發(fā)生在６米以內(nèi)的可能性較大。

2.2.2臺(tái)樁樁身缺陷成因:高樁承臺(tái)臺(tái)樁與墩樁情況相同，而低樁承臺(tái)位置往往靠近河岸，鉆孔平臺(tái)一般與地面相平，樁頂在水下3米左右，導(dǎo)管上口在水面上1米左右，與墩樁類似，當(dāng)導(dǎo)管上口離孔內(nèi)混凝土頂面高度為6米左右時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土超壓力與外阻力平衡，混凝土不能自動(dòng)下灌，所以低樁承臺(tái)臺(tái)樁缺陷容易發(fā)生在樁頂以下2.5米以內(nèi)。

3.1樁身一般缺陷的預(yù)防措施

3.1.1提高清孔質(zhì)量，減少孔底沉碴厚度。施工中絕對(duì)禁止用加深孔底深度的方法代替清孔，以防為樁身缺陷埋下禍根。

3.1.2克服不良地質(zhì)條件造成影響。遇到不良地質(zhì)情況，要采取相應(yīng)對(duì)策，早做準(zhǔn)備。如遇到軟塑土?xí)r，可采取的擴(kuò)大孔徑的辦法，以防孔身縮徑。

3.1.3縮短水下灌注混凝土?xí)r間。要求施工單位根據(jù)灌注混凝土數(shù)量，合理安排機(jī)具和勞力，并盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間。當(dāng)機(jī)具和勞力難以安排調(diào)度時(shí)，用緩凝劑延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，確保在初凝前完成混凝土灌注。

3.1.4保證導(dǎo)管最小埋置深度，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行施工。一般情況下使導(dǎo)管埋置最小深度為２米，如有發(fā)生坍孔現(xiàn)象，應(yīng)視情況相應(yīng)加大埋管深度，防止新灌混凝土頂破首批混凝土，造成夾層或斷樁。

3.1.5保證導(dǎo)管的緊密性。施工時(shí)進(jìn)行必要的水密、承壓和接頭抗拉等試驗(yàn)，進(jìn)行水密試驗(yàn)的水壓不小于井孔內(nèi)水深1.5倍的壓力，進(jìn)行承壓試驗(yàn)時(shí)的水壓不小于導(dǎo)管壁所能承受的最大壓力。

3.2樁身特殊缺陷的預(yù)防措施

3.2.1盡量提高混凝土灌注平臺(tái)高度，或在后期灌注混凝土?xí)r將漏斗放置高些。因此，建議施工單位在施工時(shí)必須考慮到這個(gè)問(wèn)題，以確保工程質(zhì)量。

3.2.2減少導(dǎo)管升降次數(shù)。導(dǎo)管升降次數(shù)越多越容易夾帶沉碴進(jìn)入混凝土中造成樁身缺陷，導(dǎo)管上口離孔內(nèi)混凝土頂面高度足夠長(zhǎng)時(shí)，禁止導(dǎo)管升降亂拉，由導(dǎo)管內(nèi)混凝土產(chǎn)生超壓力或沖擊力自動(dòng)下灌。當(dāng)澆注到末期混凝土確實(shí)難以下灌時(shí)，應(yīng)控制升降次數(shù)，保證頂層混凝土質(zhì)量。

3.2.3增長(zhǎng)導(dǎo)管底節(jié)長(zhǎng)度。底節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度最好為４～６米，不設(shè)法蘭盤，這樣在灌注混凝土?xí)r，便不會(huì)把沉碴拉進(jìn)混凝土，從根本上消除樁身缺陷。

3.2.4改進(jìn)導(dǎo)管法蘭盤結(jié)構(gòu)。為了防止導(dǎo)管法蘭盤在升降時(shí)把沉碴拉進(jìn)混凝土中，可將法蘭盤導(dǎo)管接頭改用車絲套管并其上下為錐形的快速接頭結(jié)構(gòu)導(dǎo)管。

4.結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，本地沿海一帶橋梁大多采用鉆孔灌注樁，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，但存在問(wèn)題也不少。這主要是要提高施工隊(duì)伍的素質(zhì)，對(duì)操作人員進(jìn)行嚴(yán)格訓(xùn)練，提高其質(zhì)量意識(shí)，端正其施工態(tài)度；其次是施工人員須針對(duì)橋址的特殊情況采取相應(yīng)措施，克服各種特殊部位的樁身缺陷；再就是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員須對(duì)施工后的樁身及時(shí)進(jìn)行動(dòng)測(cè)檢查，以便及時(shí)對(duì)所產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行補(bǔ)救處理。因此，要提高灌注樁的施工質(zhì)量，除了采取相應(yīng)的技術(shù)措施外，更要加強(qiáng)對(duì)施工單位的質(zhì)量意識(shí)教育，根本解決施工中存在的質(zhì)量問(wèn)題。

原作者：林仙春