淺析橋梁鉆孔灌注樁斷樁的處治措施

劉士宏,徐 旭

(1.八五一○農場;2.哈爾濱農墾交通局)

隨著我國交通基礎設施建設的快速發展,鉆孔灌注樁作為一種基礎形式以其適應性強、成本適中、施工簡便等特點仍將被廣泛地應用于公路橋梁及其他工程領域。灌注樁屬于隱蔽工程,但由于影響灌注村施工質量的因素很多,對其施工過程每一環節都必須要嚴格要求,對各種影響因素都必須有詳細的考慮,若稍有不慎或措施不嚴,就會造成重大損失、直至影響工期并對整個工程質量產生不利影響。

1 工程概況

某高速公路主線橋橋臺基礎采用鉆孔灌注樁設計,設計樁長 21m,直徑 1.2m,底部 8m深為中砂礫層,鉆孔灌注樁完成后,在進行樁基小應變檢測時發現 0#臺在樁長 175～18.0m處無樁長反應,根據小應變波形圖判斷,確定該樁為“短”樁或斷樁。

經對該樁鉆孔鉆桿的長度以及孔深檢測和灌注混凝土時埋設導管長度的原始記錄進行分析后發現,該樁實際施工長度已達到 21m,不可能為短樁,應是斷樁,至于斷層以下樁長無檢測應變波的反映,只能是斷層比較嚴重。根據該樁所斷位置接近樁底,已經超過零彎矩點以下的特點,決定使用壓漿補強法進行處理。

2 補強處理過程

2.1 施工準備

首先時確現場處理時的各道工序負責制,并委派專業工程師對處理過程進行全過程不間斷的控制,保證處理質量。其次準備好所需鉆孔、壓漿等機具,由于施工現場極不平整,加上灌注樁的樁頭外露鋼筋擋視,須在該樁頭上部搭設一個懸空工作平臺,以保證鉆孔、壓漿作業。

2.2 鉆孔取芯近一步檢查驗證

由于斷層較深近樁底,因此鉆機在鉆孔過程中一定要不停地對鉆機主軸進行垂直度校正,防止鉆孔到不了 175～18.0m處就斜到樁壁以外,無法安排下道工序。同時,在鉆機(可選用混凝土取芯機 G-210型)鉆孔取芯過程中,要對每節混凝土芯樣進行認真分析總結,密切關注芯樣的變化情況。現場情況表明,該樁取芯到 18m以上都完好無損,且無夾泥,混凝土的強度也較好,而在 18m后無完整的混凝土,芯樣中除蜂窩狀夾帶個別石料且很不成型的砂漿外,幾乎就是中粗砂。這說明了兩點,其一是小應變檢測和實際是相吻合的,基本反映了工程的實際情況;其二證實了該樁鉆孔深度達到了設計深度 21m,只是在灌注第一盤混凝土時沒有封住導管,加上沉淀過快,導管在混凝土開盤前已經被中粗砂礫淤埋,之后在操作導管時可能過提,沒有被及時發現或重視,導致該底樁在 3m范圍內混凝土沒有成型,發生斷樁。

2.3 孔底清淤

根據上述鉆孔取芯結果,表明樁底淤積了中粗砂,決定采取清空樁底淤積中粗砂后灌注高標號水泥進行置換處理。但是采用 7 cm的鉆桿要將樁底約 35m3的中粗砂清空是有很大難度的,尤其在中粗砂地質中鉆進很容易發生埋鉆事故,因此,要加大清孔頻度。在清孔過程中要安排專人對泛砂不停地進行排除清理,根據清出的中粗砂的總量統計,在清孔 6 h后基本排盡了孔底 35m3的中粗砂,之后孔口周壁泛砂已很少,且從孔中涌出大量呈白色的、和清孔時配制的泥將幾乎一樣的泥漿,這就可以判定孔底基本排盡中粗砂。為了防止孔周壁中粗砂的涌入,在壓漿前不能停止清孔。

2.4 壓漿處理

為了保證壓漿能一次性成功,應先計算壓漿所需的525#水泥用量。在配制水泥漿時,盡可能按高標號配制,但水泥漿過稠會導致壓注困難,通過多次配制壓注實驗,最后確定水泥漿配制比例為1∶1。剛開始壓注時,將鉆頭埋設到樁底 205m處,在壓注過程中,特別要注意對孔口壁的封閉,不能讓水泥漿外溢,只能有少許泥漿甚至清水流淌出來,直到無法壓注為止。隨后打開封裝的孔口壁,這時候如孔口壁處突然冒出大量水泥漿,與注入的配制水泥漿基本一致,補注水泥漿即可停止。為防止在 175m處有新的斷層或蜂窩現象產生,應將鉆頭定位于 175～18m處進行二次補漿,直到壓注不動為止,然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經過2 h壓注,壓力達到 2MPa,共用去 2.1m3的水泥漿。

2.5 二次取芯驗證

壓注水泥漿屬地下隱蔽工程,具體效果如何,只能通過再次取芯檢測。為了減少二次取芯的難度和費用,待水泥漿終凝后 12 h即在原孔位取芯驗證。二次取芯驗證的孔位確定要根據具體情況而定,二次取芯同樣要注意鉆桿的垂直度及 175～18m處的芯樣質量。經過觀測,從樁頂到樁底 21m處的芯樣都完好密實。待該樁底壓漿強度成型后,再次安排對該樁進行小應變檢測,檢測表明樁長 21.0m,且被判為質量較好的 A類樁。

3 其他幾種斷樁處理措施

3.1 原位復樁

對在施工過程中及時發現和超聲波檢測出的斷樁,采用徹底清理后,在原位重新澆筑一根新樁,做到較為徹底處理。此種方法效果好、難度大、周期長、費用高,可根據工程的重要性、地質條件、缺陷數量等因素選擇采用。

3.2 接樁

首先對樁進行聲測確定好混凝土的部位;其次,根據設計提供的地質資料,確定井點隆水-開挖-素混凝土進行護壁,護壁內Ф12的鋼筋箍圈以 20 cm間距進行布置。第三,挖至合格數處利用人工鑿毛,按挖孔法混凝土施工方法進行混凝土的澆筑。

3.3 樁芯鑿井法

這種方法說起來容易做起來難,即邊降水邊采用風鎬在缺陷樁中心鑿一直徑為 80 cm的井,深度至少超過缺陷部位,然后封閉清洗泥沙,放置鋼筋籠,用挖孔混凝土施工方法澆筑膨脹混凝土。此方法日進度 0.6m,如果遇到個別樁水處理不好、降不下去,更是困難重重,導致質量、工期和經濟的重大損失。

4 鉆孔灌注樁的質量控制

鉆孔灌注樁的施工質量直接影響到上部結構的穩定與安全。部頒《公路工程質量檢驗評定標準 JTJ07198》對鉆孔灌注樁的質量作了嚴格的要求,增加了 6.3.15和 6.3.16條,明確規定了鉆孔的確認。對鉆孔灌注樁的質量控制,在現時代仍應強調以下幾點。

(1)對質量控制應注重預防為主,即在施工前做好充分準備工作,制定相應的防范措施,并責任到人。

(2)嚴把隊伍進場關。“一流隊伍投標、二流隊伍進場、三流隊伍干活兒”的現象在建筑市場上仍然存在。只有從嚴把關,使一流人才、先進的工藝,過硬的設備進場,就為優良工程打下了堅實的物質基礎。

(3)嚴把檢測關。橋梁鉆孔灌注樁無破損檢測是確保施工質量的一個重要技術檢測手段,具體做法是:對承擔本工程樁基無破損檢測任務的單位和個人進行資格審查;逐根樁作超聲波去檢測;對處理后的缺陷樁做二次聲測,若聲測仍有缺陷,則該樁再輔以承載試驗(大應變),以確保成樁質量及工程的安全性。

5 結 論

(1)鉆孔灌注樁在施工過程中,發生斷樁、短樁或其他質量缺陷也是正常的,但處理一定要認真,盡量將事故消滅在萌芽狀態。若發生了這類事故,要對樁底的斷層位置、地質、鉆孔成孔狀況及當時原始記錄加以認真分析,處理后必須要再進行驗證。建議對樁體采用三點壓漿法(三點成等邊三角形,若樁徑 1.2m,邊長可取 60 cm布設)處理,以保證斷層處通過取芯壓漿后能夠充分密實,達到樁體完好的程度。

(2)為防止發生斷樁、夾泥、堵管等現象,在施工過程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動導管使混凝土面上升的力度要適中,保證有程序的拔管和連續灌注,升降的幅度不能過大,如大幅度抽拔導管則容易造成混凝土體沖帽孔壁,導致孔壁下墜或坍落,樁身夾泥,這種現象尤其在砂層厚的地方比較容易發生。在灌注過程中必須每灌注 2m3左右測一次混凝土面上升的高度,確定每段樁體的充盈系數,確保樁身混凝土的充盈系數必須大于 1.0。