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(chǔ)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(chǔ)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(chǎn)生斷樁等施工通病。本文結(jié)合多年來的工程施工實(shí)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(chǎn)生問題的原因，總結(jié)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(duì)這些問題和措施，作一介紹。
1   鉆孔中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及防治措
施
1.1 護(hù)筒冒水
    護(hù)筒外壁冒水，嚴(yán)重的會(huì)引起地基下沉，護(hù)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(shè)護(hù)筒的周圍不密實(shí)，或護(hù)筒水位差太大，或鉆頭起落時(shí)碰撞。
1．1．2防治措施 在埋筒時(shí)，坑地與四周應(yīng)選用最佳含水量的粘土分層夯實(shí)。在護(hù)筒的適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持1.0m-1.5m的水頭高度。鉆頭起落時(shí)，應(yīng)防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆孔，用粘土在四周填實(shí)加固，若護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位時(shí)，則應(yīng)重新定位后安裝護(hù)筒。
1.2 塌孔、溶洞或裂隙
    鉆進(jìn)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(zhì)松散，泥漿護(hù)壁不好，護(hù)洞周圍未用粘土緊密填封以及護(hù)筒內(nèi)水位不高。鉆進(jìn)速度過快、空鉆時(shí)間過長(zhǎng)、成孔后待灌時(shí)間過長(zhǎng)和灌注時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)引起孔壁坍陷。
1.2.1.2 當(dāng)遇到小溶洞或裂縫時(shí)，可能發(fā)生孔內(nèi)泥漿均勻緩慢下降的現(xiàn)象。
1.2.1.3 地下水流量大，護(hù)壁及鋼護(hù)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(dāng)埋深護(hù)筒，用粘土密實(shí)填封護(hù)筒四周，使用優(yōu)質(zhì)的泥漿，提高泥漿的比重和粘度，保持護(hù)筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位。搬運(yùn)和吊裝鋼筋籠時(shí)，應(yīng)防止變形，安放要對(duì)準(zhǔn)孔位，避免碰撞孔壁，鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)要加快焊接時(shí)間，在保證施工質(zhì)量的情況下，盡量縮短灌注時(shí)間。
1.2.2.2 當(dāng)遇到小溶洞或裂隙且發(fā)生孔內(nèi)泥漿均勻緩慢下降的現(xiàn)象的時(shí)候，可采用在泥漿中加適量水泥，增大泥漿比重及其護(hù)壁效果；當(dāng)遇到大溶洞時(shí)，孔內(nèi)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(dāng)遇到地下水流量大，護(hù)壁及下鋼護(hù)筒均不起作用時(shí)，可采用在本樁附近井點(diǎn)降水的方法，降低孔內(nèi)地下水位，甚至砼澆注完畢。
1.3 縮頸
    縮頸即孔小于設(shè)計(jì)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(dòng)。
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(bǔ)不及時(shí)。
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(zhì)泥漿護(hù)壁，降低失水量。
1.3.2.2 成孔時(shí)，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，快速通過，在成孔一段時(shí)間內(nèi)，孔壁形成泥皮，則孔壁不會(huì)滲水，亦不會(huì)引起膨脹。
1.3.2.3 及時(shí)焊補(bǔ)鉆錘，或在其外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進(jìn)或起鉆時(shí)起到掃孔作用。
1.3.2.4 如出現(xiàn)縮頸，采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)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(chǎng)不平整，不堅(jiān)實(shí)，地面軟弱或軟硬不均勻，在支架上鉆孔時(shí)，支架的承載力不足，發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致鉆桿不垂直。
1.4.1.2 鉆機(jī)部件磨損，接頭松動(dòng)，鉆桿彎曲。
1.4.1.3 鉆頭晃動(dòng)偏離軸線，擴(kuò)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(cè)控制不到位。
1.4.2 防治措施
1.4.2.1 先將場(chǎng)地夯實(shí)平整，軌道及枕木宜均勻著地，支架的承載力應(yīng)滿足要求，在發(fā)生不均勻沉降時(shí)，必須隨時(shí)調(diào)整。
1.4.2.2 鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)盤，底座水平，使天輪的輪緣、鉆桿的卡盤和護(hù)筒的中心在同一垂直線上，并在鉆進(jìn)過程中防止位移，在不均勻地層中鉆孔時(shí)，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)。
1.4.2.3 進(jìn)入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時(shí)，鉆速要加慢檔。另外安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的簡(jiǎn)單有效的方法。
1.4.2.4 鉆孔偏斜時(shí)，可提起鉆頭，上下反復(fù)掃鉆幾次，以便削去硬土，如糾正無效，應(yīng)于孔中局部回填粘土至偏孔處0.5m以上，待沉積密實(shí)后再鉆。
1.5 樁底沉渣量過多
    對(duì)摩擦樁來說，由于其受力機(jī)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(shè)計(jì)中端部反力不大，端部的沉渣量對(duì)樁承載力亦影響不大；而對(duì)于承載樁來說，如果沉渣量過大，勢(shì)必造成樁受荷時(shí)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(xiàng)關(guān)鍵工作。
1.5.1 造成原因 檢查不夠認(rèn)真，清孔不干凈或未進(jìn)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(duì)準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時(shí)間過長(zhǎng)，致使泥漿沉積。
1.5.2 防治措施
1.5.2.1 加強(qiáng)對(duì)沉淀層的檢查力度和意識(shí)
1.5.2.2 成孔后，鉆頭提高孔底10cm-20cm，保持慢速空轉(zhuǎn)，維持循環(huán)清孔時(shí)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(jìn)行置換。
1.5.2.3 鋼筋籠吊放時(shí)，使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁?？刹捎娩摻罨\冷壓接頭工藝加快對(duì)接鋼筋籠速度，減少空孔時(shí)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(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)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?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為30cm-40cm，應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量，使導(dǎo)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(dá)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(jìn)行的現(xiàn)象。
2.1.1 造成原因 初灌時(shí)，隔水栓堵管：混凝土和易性、流動(dòng)性造成離析：混凝土中粗骨料粒徑過大。
    各種機(jī)械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)，在導(dǎo)管中停留時(shí)間過長(zhǎng)而卡管；導(dǎo)管進(jìn)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(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配，同時(shí)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(dǎo)管頂部，封底時(shí)拉起蓋板或抽時(shí)插板即可，安全、方便。
2.1.2.2 在混凝土灌注時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)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(yīng)實(shí)驗(yàn)室確定，坍落度宜為18cm-22cm，粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)＜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(yīng)確保導(dǎo)管連接部位的密封性，導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓，試水壓力為0.6 Mpa -1.0Mpa，以避免導(dǎo)管進(jìn)水。
2.1.2.4 在混凝土澆筑過程中，混凝土應(yīng)緩緩倒入漏斗的導(dǎo)管，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。
2.1.2.5 在施工過程中，應(yīng)時(shí)刻監(jiān)控機(jī)械設(shè)備，確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常，避免機(jī)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(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時(shí)提升導(dǎo)管，導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時(shí)，由于澆注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大，推動(dòng)了鋼筋籠上浮。
2.2.1.2 由于混凝土灌注過程鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時(shí)，其上層混凝土因澆注時(shí)間較長(zhǎng)，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(shí)導(dǎo)管底部未及時(shí)提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上移。
2.2.2.2 加快混凝土灌注速度，縮短灌注時(shí)間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進(jìn)行鋼筋籠時(shí)流動(dòng)性變小，當(dāng)混凝土上升到接近鋼筋籠下端時(shí)，控制導(dǎo)管埋深在1.5cm-2.0m，應(yīng)放慢澆筑速度，減小混凝土面上升的動(dòng)能作用，以免鋼筋籠頂被托而上浮。灌注混凝土過程中，應(yīng)隨時(shí)掌握混凝土澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2m-3m時(shí)，應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-5m，≯6m和＜1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。
2.2.2.3 當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時(shí)，應(yīng)立即停止?jié)沧?，并?zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土標(biāo)高，提升導(dǎo)管后再進(jìn)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(shí)，由于導(dǎo)管底端距孔底過遠(yuǎn)，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(dǎo)致在施工中經(jīng)常發(fā)生導(dǎo)管堵塞、流動(dòng)不暢等現(xiàn)象，有時(shí)甚至灌滿導(dǎo)管還是不行，最后只好提取導(dǎo)管上下振擊，由于導(dǎo)管內(nèi)儲(chǔ)存大量混凝土，一旦流出其勢(shì)甚猛，在混凝土流出導(dǎo)管后，即沖破泥漿最薄弱處急速返上，并將泥漿夾裹于樁內(nèi)，造成夾泥層。
2.3.1.3 灌注混凝土過程中，因?qū)Ч苈┧驅(qū)Ч芴崧┒蜗鲁烈彩窃斐蓨A泥層和斷樁的原因。導(dǎo)管提漏有兩種原因：（1）當(dāng)導(dǎo)管堵塞時(shí)，一般采用上下振擊法，使混凝土強(qiáng)行流出，但如此時(shí)導(dǎo)管埋深很少，極易提漏；（2）因泥漿過稠，如果估算或測(cè)混凝土面難，在測(cè)量導(dǎo)管埋深時(shí)，對(duì)混凝土澆注高度判斷錯(cuò)誤，而在卸管時(shí)多提，使導(dǎo)管提離混凝土面，也就產(chǎn)生提漏，引起斷樁。
2.3.1.4 灌注時(shí)間過長(zhǎng)，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨時(shí)間增長(zhǎng)，泥漿中殘?jiān)鼘⒉粩喑恋?，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(dǎo)管拔不上來，引發(fā)斷樁事故。
2.3.1.5 導(dǎo)管埋得太深，拔出時(shí)底部已接近初凝，導(dǎo)管拔上后混凝土不能及時(shí)沖填，造成泥漿填入。
2.3.1.6 澆注混凝土?xí)r，沒有從導(dǎo)管內(nèi)灌入，而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬，個(gè)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(rèn)真清孔，防止孔壁坍塌。清孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定，清孔后要及時(shí)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(rèn)真進(jìn)行孔徑測(cè)量，準(zhǔn)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?xí)r盡量積累大量混凝土，產(chǎn)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(dòng)狀態(tài)，可防導(dǎo)管堵塞。
2.3.2.4 混凝土澆注過程中，應(yīng)隨時(shí)控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深，提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。
2.3.2.5 嚴(yán)格確定混凝土的配合比，混凝土應(yīng)有良好的和易性和流動(dòng)性，坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求。
2.3.2.6 在地下水活動(dòng)較大的地段，事先要用套管或水泥進(jìn)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(yīng)從導(dǎo)管內(nèi)灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準(zhǔn)備灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土過程中應(yīng)避免停電、停水，必要時(shí)應(yīng)有備用攪拌機(jī)、發(fā)電機(jī)等應(yīng)急設(shè)施。
2.3.2.8 導(dǎo)管的拆卸長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定，切勿起拔過多。
2.3.2.9 對(duì)導(dǎo)管的要求：（1）導(dǎo)管應(yīng)有足夠的抗拉強(qiáng)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(duì)接位置，要預(yù)先試拼并作好標(biāo)記，安插導(dǎo)管時(shí)須按試拼時(shí)的狀態(tài)對(duì)號(hào)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(shí)須對(duì)正放平，擰緊螺栓，嚴(yán)防漏水；（3）內(nèi)徑應(yīng)一致，其誤差應(yīng)＜±2mm，內(nèi)壁須光滑無阻，組拼后須用球塞、檢查錘作通過試驗(yàn)；（4）最下端一節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度要長(zhǎng)一些，一般為4m左右，其底端不得帶法蘭盤，以便在混凝土內(nèi)減小磨擦。每節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度要整齊統(tǒng)一，便于丈量長(zhǎng)度，并作出標(biāo)記和記錄；（5）導(dǎo)管使用前做好水密性試驗(yàn)。
3 結(jié) 語
    以上是鉆孔灌注樁施工中常遇到的問題及相應(yīng)解決措施，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工確保整體工程施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)
良，有一定的參考價(jià)值。
 
參考文獻(xiàn)：
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