鉆孔灌注樁在施工中常見問題及處理措施

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0 前 言
    橋梁的樁基礎根據(jù)施工方法的不同可分為：沉入樁、鉆孔樁、挖孔樁，而鉆孔樁則是橋梁樁基礎中比較常見的一種施工方法。而鉆孔樁的施工在施工過程中受到的因素比較多，容易產生斷樁等施工通病。本文結合多年來的工程施工實踐，分析了鉆孔樁鉆孔及混凝土灌注過程中遇到的一些問題，分析了產生問題的原因，總結出了一些規(guī)律和防治措施，為今后的施工起到一些幫助?，F(xiàn)針對這些問題和措施，作一介紹。
1   鉆孔中出現(xiàn)的質量問題及防治措
施
1.1 護筒冒水
    護筒外壁冒水，嚴重的會引起地基下沉，護筒傾伴和移位，造成鉆孔偏斜，甚至無法施工。
1．1．1造成原因 埋設護筒的周圍不密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞。
1．1．2防治措施 在埋筒時，坑地與四周應選用最佳含水量的粘土分層夯實。在護筒的適當高度開孔，使護筒內保持1.0m-1.5m的水頭高度。鉆頭起落時，應防止碰撞護筒。發(fā)現(xiàn)護筒冒水時，應立即停止鉆孔，用粘土在四周填實加固，若護筒嚴重下沉或移位時，則應重新定位后安裝護筒。
1.2 塌孔、溶洞或裂隙
    鉆進過程中，如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有孔壁坍陷、溶洞或裂隙的跡象。
1.2.1 造成原因
1.2.1.1 孔壁坍陷的主要原因是土質松散，泥漿護壁不好，護洞周圍未用粘土緊密填封以及護筒內水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。
1.2.1.2 當遇到小溶洞或裂縫時，可能發(fā)生孔內泥漿均勻緩慢下降的現(xiàn)象。
1.2.1.3 地下水流量大，護壁及鋼護筒不起作用，造成塌孔。
1.2.2 防治措施
1.2.2.1 在松散易坍的土層中，適當埋深護筒，用粘土密實填封護筒四周，使用優(yōu)質的泥漿，提高泥漿的比重和粘度，保持護筒內泥漿水位高于地下水位。搬運和吊裝鋼筋籠時，應防止變形，安放要對準孔位，避免碰撞孔壁，鋼筋籠接長時要加快焊接時間，在保證施工質量的情況下，盡量縮短灌注時間。
1.2.2.2 當遇到小溶洞或裂隙且發(fā)生孔內泥漿均勻緩慢下降的現(xiàn)象的時候，可采用在泥漿中加適量水泥，增大泥漿比重及其護壁效果；當遇到大溶洞時，孔內泥漿急劇下降的情況，可采用粘土或碎石回填后重新鉆孔。
1.2.2.3 當遇到地下水流量大，護壁及下鋼護筒均不起作用時，可采用在本樁附近井點降水的方法，降低孔內地下水位，甚至砼澆注完畢。
1.3 縮頸
    縮頸即孔小于設計孔徑。
1.3.1 造成原因
1.3.1.1 軟土層受地下水影響和周邊車輛振動。
1.3.1.2 塑性土膨脹，造成縮孔。
1.3.1.3 鉆錘磨損過甚，焊補不及時。
1.3.2 防治措施
1.3.2.1 在軟塑土地層采用失水率小的優(yōu)質泥漿護壁，降低失水量。
1.3.2.2 成孔時，應加大泵量，加快成孔速度，快速通過，在成孔一段時間內，孔壁形成泥皮，則孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹。
1.3.2.3 及時焊補鉆錘，或在其外側焊接一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進或起鉆時起到掃孔作用。
1.3.2.4 如出現(xiàn)縮頸，采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。
1.4 成孔偏斜
    成孔壁樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。
1.4.1 造成原因
1.4.1.1 施工現(xiàn)場不平整，不堅實，地面軟弱或軟硬不均勻，在支架上鉆孔時，支架的承載力不足，發(fā)生不均勻沉降，導致鉆桿不垂直。
1.4.1.2 鉆機部件磨損，接頭松動，鉆桿彎曲。
1.4.1.3 鉆頭晃動偏離軸線，擴孔較大。
1.4.1.4 土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形。
1.4.1.5 施工檢測控制不到位。
1.4.2 防治措施
1.4.2.1 先將場地夯實平整，軌道及枕木宜均勻著地，支架的承載力應滿足要求，在發(fā)生不均勻沉降時，必須隨時調整。
1.4.2.2 鉆機就位時，應使轉盤，底座水平，使天輪的輪緣、鉆桿的卡盤和護筒的中心在同一垂直線上，并在鉆進過程中防止位移，在不均勻地層中鉆孔時，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機。
1.4.2.3 進入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時，鉆速要加慢檔。另外安裝導正裝置也是防止孔斜的簡單有效的方法。
1.4.2.4 鉆孔偏斜時，可提起鉆頭，上下反復掃鉆幾次，以便削去硬土，如糾正無效，應于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上，待沉積密實后再鉆。
1.5 樁底沉渣量過多
    對摩擦樁來說，由于其受力機理是通過樁表面和周圍土壤之間的磨擦力或依附力，逐漸把荷載從樁頂傳遞到周圍的土體中，如果在設計中端部反力不大，端部的沉渣量對樁承載力亦影響不大；而對于承載樁來說，如果沉渣量過大，勢必造成樁受荷時發(fā)生大量沉降，同樣使樁的承載力失效，因此鉆孔灌注樁的沉渣量檢查是施工控制中的一項關鍵工作。
1.5.1 造成原因 檢查不夠認真，清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積。
1.5.2 防治措施
1.5.2.1 加強對沉淀層的檢查力度和意識
1.5.2.2 成孔后，鉆頭提高孔底10cm-20cm，保持慢速空轉，維持循環(huán)清孔時間不少于30min。采用性能較好的泥漿，控制泥漿的比重和粘度，不要用清水進行置換。
1.5.2.3 鋼筋籠吊放時，使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用鋼筋籠冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度，減少空孔時間，從而減少沉渣。下完鋼筋籠后，檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，則應利用導管進行二次清孔，直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求。
1.5.2.4 開始灌注混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為30cm-40cm，應有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣，達到消除孔底沉渣的目的。
2 水下混凝土灌注施工問題及防治
2.1 卡管
    水中灌注混凝土過程中，無法繼續(xù)進行的現(xiàn)象。
2.1.1 造成原因 初灌時，隔水栓堵管：混凝土和易性、流動性造成離析：混凝土中粗骨料粒徑過大。
    各種機械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)，在導管中停留時間過長而卡管；導管進行造成混凝土離析等。
2.1.2 防治措施
2.1.2.1 使用的隔水栓直徑應與導管內徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出；或采用隔水蓋板或插板蓋住導管頂部，封底時拉起蓋板或抽時插板即可，安全、方便。
2.1.2.2 在混凝土灌注時，應加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應實驗室確定，坍落度宜為18cm-22cm，粗骨料的最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應＜0mm。為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。
2.1.2.3 應確保導管連接部位的密封性，導管使用前應試拼裝、試壓，試水壓力為0.6 Mpa -1.0Mpa，以避免導管進水。
2.1.2.4 在混凝土澆筑過程中，混凝土應緩緩倒入漏斗的導管，避免在導管內形成高壓氣塞。
2.1.2.5 在施工過程中，應時刻監(jiān)控機械設備，確保機械運轉正常，避免機械事故的發(fā)生。
2.2 鋼筋籠上浮
2.2.1造成原因
2.2.1.1 當混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導管，導管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時，由于澆注的混凝土自導管流出后沖擊力較大，推動了鋼筋籠上浮。
2.2.1.2 由于混凝土灌注過程鋼筋籠且導管埋深較大時，其上層混凝土因澆注時間較長，已接近初凝表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠有一定握裹力，如果此時導管底部未及時提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升，同時也帶動鋼筋籠上移。
2.2.2.2 加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進行鋼筋籠時流動性變小，當混凝土上升到接近鋼筋籠下端時，控制導管埋深在1.5cm-2.0m，應放慢澆筑速度，減小混凝土面上升的動能作用，以免鋼筋籠頂被托而上浮。灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆注的標高及導管埋深，當混凝土埋過鋼筋籠底端2m-3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上。導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-5m，≯6m和＜1m，嚴禁把導管提出混凝土面。
2.2.2.3 當發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時，應立即停止?jié)沧ⅲ蚀_計算導管埋深和已澆混凝土標高，提升導管后再進行澆注，上浮現(xiàn)象即可消除。
2.3 斷樁
混凝土凝固后不連續(xù)，中間被泥漿等疏松體及泥土填充形成間斷樁。
2.3.1 造成原因
2.3.1.1 封底時，由于導管底端距孔底過遠，混凝土被泥漿稀釋，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土填充。
2.3.1.2 泥漿過稠，增加了澆注混凝土的阻力，如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊，導致在施工中經常發(fā)生導管堵塞、流動不暢等現(xiàn)象，有時甚至灌滿導管還是不行，最后只好提取導管上下振擊，由于導管內儲存大量混凝土，一旦流出其勢甚猛，在混凝土流出導管后，即沖破泥漿最薄弱處急速返上，并將泥漿夾裹于樁內，造成夾泥層。
2.3.1.3 灌注混凝土過程中，因導管漏水或導管提漏而二次下沉也是造成夾泥層和斷樁的原因。導管提漏有兩種原因：（1）當導管堵塞時，一般采用上下振擊法，使混凝土強行流出，但如此時導管埋深很少，極易提漏；（2）因泥漿過稠，如果估算或測混凝土面難，在測量導管埋深時，對混凝土澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導管提離混凝土面，也就產生提漏，引起斷樁。
2.3.1.4 灌注時間過長，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注極為困難，造成堵管與導管拔不上來，引發(fā)斷樁事故。
2.3.1.5 導管埋得太深，拔出時底部已接近初凝，導管拔上后混凝土不能及時沖填，造成泥漿填入。
2.3.1.6 澆注混凝土時，沒有從導管內灌入，而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產生混凝土離析造成凝固后不密實堅硬，個別孔段出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象。
2.3.2防治措施
2.3.2.1 成孔后，必須認真清孔，防止孔壁坍塌。清孔時間應根據(jù)孔內沉渣情況而定，清孔后要及時灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。
2.3.2.2 灌注混凝土前認真進行孔徑測量，準確算出全孔及首次混凝土灌注量。
2.3.2.3 盡可能提高混凝土澆注速度：開始澆混凝土時盡量積累大量混凝土，產生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力；快速連續(xù)澆注，使混凝土和泥漿一直保持流動狀態(tài)，可防導管堵塞。
2.3.2.4 混凝土澆注過程中，應隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深，提升導管要準確可靠，并嚴格遵守操作規(guī)程。
2.3.2.5 嚴格確定混凝土的配合比，混凝土應有良好的和易性和流動性，坍落度損失應滿足灌注要求。
2.3.2.6 在地下水活動較大的地段，事先要用套管或水泥進行處理，止水成功后方可灌注混凝土。
2.3.2.7 灌注混凝土應從導管內灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準備灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土過程中應避免停電、停水，必要時應有備用攪拌機、發(fā)電機等應急設施。
2.3.2.8 導管的拆卸長度應根據(jù)導管內外混凝土的上升高度而定，切勿起拔過多。
2.3.2.9 對導管的要求：（1）導管應有足夠的抗拉強度，能承受其自重和盛滿混凝土的重量；（2）各節(jié)的安裝接頭的對接位置，要預先試拼并作好標記，安插導管時須按試拼時的狀態(tài)對號安裝，所有的法蘭盤接頭均須墊入5mm-7mm厚的橡膠墊圈，安放時須對正放平，擰緊螺栓，嚴防漏水；（3）內徑應一致，其誤差應＜±2mm，內壁須光滑無阻，組拼后須用球塞、檢查錘作通過試驗；（4）最下端一節(jié)導管長度要長一些，一般為4m左右，其底端不得帶法蘭盤，以便在混凝土內減小磨擦。每節(jié)導管的長度要整齊統(tǒng)一，便于丈量長度，并作出標記和記錄；（5）導管使用前做好水密性試驗。
3 結 語
    以上是鉆孔灌注樁施工中常遇到的問題及相應解決措施，對現(xiàn)場施工確保整體工程施工質量達到優(yōu)
良，有一定的參考價值。
 
參考文獻：
[1]李寧峙.工程質量監(jiān)理[M] .北京：人民交通出版社，1999.
[2]劉吉士.橋梁與隧道施工監(jiān)理指南[M] .北京.人民交通出版社，2000