橋梁鉆孔樁基施工問題分析及處理措施

單曉剛

(貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550004)

1 前言

橋梁樁基礎(chǔ)是橋梁的重要部位，其質(zhì)量的好壞直接影響到整座橋梁的工程質(zhì)量及使用安全。樁基施工為隱蔽工程，在施工過程中存在較多不可預(yù)見因素，常出現(xiàn)一些不可避免的問題，如不及時解決，將直接影響到樁基的工程質(zhì)量，留下重大的質(zhì)量隱患。故橋梁樁基施工不僅需要利用已有的工程技術(shù)，還需要豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，對施工中出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行處理，以避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。

2 樁基在鉆孔過程中容易出現(xiàn)的問題及處理措施

2.1 坍孔

坍孔的特征是孔內(nèi)水位突然下降又回升，孔口冒出細(xì)密的水泡，出渣量明顯增加而不見進(jìn)尺，鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加等。坍孔的原因大多數(shù)是由于泥漿性能不符合要求、孔內(nèi)水頭未能保證、機(jī)具碰撞孔壁等原因造成的。發(fā)生坍孔后，應(yīng)查明坍孔的位置再進(jìn)行處理。坍孔位置較深且不嚴(yán)重時，采用粘土回填至坍孔位置以上2m～3m，并采取加大泥漿比重、改善泥漿性能、加高水頭等措施，繼續(xù)慢慢鉆進(jìn)；坍孔嚴(yán)重時，應(yīng)立即將鉆孔全部用砂類土或礫石土回填，如果無砂類土和礫石土，可采用粘質(zhì)土摻入5%～8%的水泥進(jìn)行回填，待孔內(nèi)回填土穩(wěn)定后重新開鉆；坍孔位置不深時，可采用加深護(hù)筒的方法，將護(hù)筒內(nèi)的填土夯實(shí)，重新開鉆。

2.2 斜孔

斜孔一般多發(fā)生在采用沖擊鉆成孔上。造成斜孔的原因通常是由于地質(zhì)松軟不均、巖面傾斜、鉆架移位、鉆架不平或鉆頭遇到探頭石等原因造成的。鉆孔時，要經(jīng)常檢查鉆盤是否水平或鋼絲繩是否垂直，孔口位置的鉆桿或鋼絲繩的平面位置是否正確，一旦發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時調(diào)整。當(dāng)出現(xiàn)斜孔時，一般可在偏斜處吊住鉆頭反復(fù)掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴(yán)重時，應(yīng)回填粘質(zhì)土(采用回旋鉆成孔)或片石(采用沖擊鉆成孔)到偏斜處頂面，待沉積密實(shí)、穩(wěn)定后重新開鉆。

2.3 擴(kuò)孔

擴(kuò)孔大多數(shù)是由于孔壁坍塌或鉆桿擺動過大造成的。對于擴(kuò)孔的處理，一般是采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，改善鉆機(jī)的機(jī)械性能(減小鉆擺動)來控制擴(kuò)孔率。

2.4 縮孔

縮孔通常是由于地層中含有膨脹土、軟塑土、泥質(zhì)頁巖等不良地質(zhì)造成的，鉆頭磨損過大亦能使孔徑稍小。縮孔發(fā)生后，應(yīng)立即查明原因，如因鉆頭磨損過大造成的縮孔現(xiàn)象，應(yīng)對鉆頭及時補(bǔ)焊，加大鉆頭。如因以上不良地質(zhì)條件造成的，當(dāng)縮孔不嚴(yán)重時，可采用鉆頭上下反復(fù)掃孔來擴(kuò)大孔徑；當(dāng)縮孔嚴(yán)重時，采取鋼護(hù)筒防護(hù)，一般情況下鋼護(hù)筒的長度要根據(jù)不良地質(zhì)的厚度情況來確定，最好是不良地質(zhì)部分全部下鋼護(hù)筒。

2.5 孔內(nèi)漏漿

孔內(nèi)漏漿一般是鉆孔鉆至透水層時由于泥漿的性能較差、或護(hù)筒周圍透水、或鉆孔遇到小溶洞時發(fā)生的。當(dāng)遇護(hù)筒內(nèi)水頭不能保持時，一般采取護(hù)筒周圍回填土夯實(shí)、增加護(hù)筒埋置深度、適當(dāng)減小護(hù)筒內(nèi)水頭高度、增加泥漿相對密度和粘度、倒入粘土使鉆頭慢速轉(zhuǎn)動等措施。當(dāng)用沖擊鉆沖孔時，可往孔內(nèi)回填片石、卵石及適當(dāng)投入一定數(shù)量的水泥，反復(fù)沖擊，增加護(hù)壁。

2.6 卡鉆

卡鉆常發(fā)生在沖擊鉆沖孔時，因形成了梅花孔、十字孔、沖錘磨損未及時補(bǔ)焊、鉆孔直徑變小而新鉆又過大、沖錘傾倒、遇到探頭石或孔內(nèi)掉入物件卡住等原因造成的。卡鉆后不宜強(qiáng)提，可用小錘沖擊或用邊沖邊吸的辦法將卡錘周圍的鉆渣松動后再提出。

2.7 掉鉆

掉鉆一般是由于鉆桿磨損過甚、鉆錘的鋼絲繩磨損過甚或鋼絲繩的卡口螺絲松動造成的。掉鉆是在樁基鉆孔過程中經(jīng)常發(fā)生的故障之一，每臺鉆機(jī)都應(yīng)配備足夠的打撈工具。掉鉆后應(yīng)立即用打撈叉、打撈鉤、繩套等工具打撈。如果由于打撈時間過長造成鉆頭被埋，應(yīng)先清理泥沙，然后再使用打撈工具進(jìn)行打撈。特別強(qiáng)調(diào)指出:初次掉鉆頭時，鉆頭在孔內(nèi)一般是正立的，如果初次打撈不成功造成第二次或者多次掉鉆，那么鉆頭掉在孔內(nèi)就不一定是正立的，給打撈造成更大的困難。

3 清孔

當(dāng)鉆機(jī)鉆到設(shè)計高程時，就立即進(jìn)行清孔，清孔后泥漿比重宜控制在1.15～1.2之間，如果泥漿比重太大，則不利于混凝土的澆筑，如果太小可能會引起塌孔。

4 樁基在灌注混凝土過程中容易出現(xiàn)的問題及處理措施

4.1 導(dǎo)管進(jìn)水

首批混凝土下落后導(dǎo)管進(jìn)水，應(yīng)將已灌注的混凝土用吸泥機(jī)(可用導(dǎo)管作吸泥管)全部吸出，再針對導(dǎo)管進(jìn)水的原因改正操作工藝或看是否首批混凝土儲量不足，找到原因后重新灌注混凝土；在混凝土灌注的中期，導(dǎo)管進(jìn)水是由于多提升導(dǎo)管且管口超過已灌混凝土表面時發(fā)生的。遇到這種情況時，可依次將導(dǎo)管拔出，用吸泥機(jī)或潛水泥漿泵將原灌注混凝土表面的沉淀物全部吸出，將裝有底塞的導(dǎo)管重新插入原混凝土表面 2m以下，然后在無水導(dǎo)管中繼續(xù)灌注，將導(dǎo)管適當(dāng)提升，繼續(xù)灌注的混凝土可沖開導(dǎo)管底塞流出。

4.2 導(dǎo)管堵管

初灌導(dǎo)管堵管大多數(shù)是由于隔水硬球栓或硬柱塞被卡住而造成的。發(fā)生初灌堵管時，可用長桿往管內(nèi)沖搗，或用振動器振動、硬物敲打?qū)Ч芡鈧?cè)，或提升導(dǎo)管迅速下落振沖，或用鉆桿加配重沖擊導(dǎo)管內(nèi)混凝土。如果這些方法都無效，應(yīng)將導(dǎo)管拔出，取出導(dǎo)管內(nèi)物質(zhì)，重新下導(dǎo)管灌注混凝土。中期導(dǎo)管堵塞大多數(shù)是由于灌注時間過長，表面混凝土已初凝或者混凝土的砂石級配差造成混凝土離析，其次混凝土中有大塊物體或者是由于混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時間過長也可能發(fā)生堵塞。當(dāng)發(fā)生中期導(dǎo)管堵塞時，處理的方法是將導(dǎo)管連同堵塞物一起拔出，疏通導(dǎo)管，若原灌注的混凝土表層尚未初凝，可用新導(dǎo)管插入原灌混凝土的表面2m以下深度，用潛水泥漿泵下入導(dǎo)管底將管內(nèi)的泥漿抽干凈，再用圓桿接長的小掏渣桶將管內(nèi)表面混有泥漿的混凝土掏干凈后繼續(xù)灌注混凝土。

4.3 灌注坍孔

大的坍孔特征與鉆孔期間比較相似，可用測探儀或測錘探測，如探頭達(dá)不到混凝土面高程時即可證實(shí)發(fā)生坍孔。發(fā)生灌注坍孔有以下幾種原因:護(hù)筒腳漏水；潮汐區(qū)未保持所需的水頭；地下水壓超過孔內(nèi)水壓；孔內(nèi)泥漿相對密度、粘度過低；孔口周圍堆放重物或機(jī)械振動。發(fā)生灌注坍塌時，如坍塌數(shù)量不大，可采用吸泥機(jī)吸出混凝土表面坍塌的泥土，如不繼續(xù)坍孔，可恢復(fù)正常灌注，如坍孔仍在繼續(xù)且有擴(kuò)大之勢，應(yīng)將導(dǎo)管及鋼筋骨架一起拔出，用粘土或摻入 5%～8%的水泥將孔填滿，待孔位周圍地層穩(wěn)定后再重新鉆孔施工。

4.4 鋼筋籠上升

灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上升的主要原因是由于混凝土沖出導(dǎo)管底口后向上的頂托力把鋼筋籠上浮。為防止混凝土灌注過程中鋼筋籠上浮，灌注混凝土前，應(yīng)將鋼筋籠的頂端焊接在護(hù)筒或其他牢固的物體上。在灌注混凝土過程中，當(dāng)灌注混凝土頂面距鋼筋籠底部約 1m時，應(yīng)降低混凝土的灌注速度；當(dāng)混凝土面上升到鋼筋籠底4m以上時，提升導(dǎo)管使導(dǎo)管底口高出鋼筋籠底 2m以上后即可恢復(fù)正常速度灌注混凝土。

4.5 埋管

埋管一般是由于導(dǎo)管埋置深度過大所造成的。為了避免造成埋管事故，在混凝土灌注過程中應(yīng)嚴(yán)格控制埋管深度在 2m～6m之間，若已造成埋管事故，即要對該樁基進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

孔鉆樁基施工質(zhì)量關(guān)系到整個橋梁結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量，樁基施工過程中，工程難題不可避免的，這就需要現(xiàn)場工程師根據(jù)實(shí)際情況，及時采取有效的處理措施。對施工中出現(xiàn)問題的分析與處理是否恰當(dāng)，往往影響整個橋梁工程的安全使用、工程造價及工期。對于樁基施工中經(jīng)常出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題必須在鉆孔過程中及水下混凝土灌注過程中予以防治，唯如此方能保質(zhì)保量地完成橋梁樁基的施工任務(wù)。

[1]李杰.試論橋梁鉆孔灌注樁斷樁處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010-04-21.