淺談鉆孔灌注樁施工常見事故及處理對策

王朝暉 ,王朝霞

(賓縣公路管理站)

1 坍 孔

坍孔主要出現在鉆孔、下放鋼筋籠和灌注混凝土三道工序當中,并且以鉆孔中出現的坍孔為多見。

(1)鉆孔坍孔

在粉性、砂性土等松散地基中進行鉆孔時,很容易發生坍孔。坍孔主要表現為在施工過程中出現孔內水位驟然降落,并冒出細密的水泡,鉆桿較難鉆進,鉆機負荷顯著增加,甚至鉆頭運轉不起來。其主要原因可能是：①護筒埋深較淺,或周圍回填的粘土夯實不夠,致使孔口土坍落;②護筒變形或形狀不合適;③孔內水位高度不夠,無足夠的水頭壓力;④地下水位有較高的承壓力;⑤在礫石層等處有滲流水或者沒水,孔中出現跑水現象;⑥泥漿的稠度不夠;⑦成孔速度太快,在孔壁中來不及形成泥膜;⑧用造孔機械在護筒底部造孔時觸動了孔周圍的土壤;⑨造孔機械的機械力過大,致使護筒與土層之間的粘著力減弱;⑩向孔內補水時,水流對孔壁有沖刷。

針對上述原因,施工時應盡量注意防止出現這些情況。如果孔口發生坍塌,致使護筒傾斜,就應及時用粘土回填,扶正護筒,嚴重時應挖起護筒,重新按要求埋設后再鉆孔。當孔內發生坍塌,如果情況不嚴重時,可用粘土回填至坍孔位置以上 1～2m,并加大泥漿比重繼續鉆進,如果情況嚴重時,應將鉆孔全部用砂夾粘土或小礫石夾粘土回填,經 3～5d稍密實后,再重新鉆孔。

為防止孔壁坍塌,施工中必須注意以下事項。在施工前應進行地質調查,仔細學習地質資料,并搞清楚地下土層的分布情況、地下水的壓力、出水量、水流方向以及是否存在流砂等問題。在有地下水時,還應特別注意鉆孔地層中是否夾有不透水層。當下層的承壓地下水的水頭比上層的地下水位高時,必須維持孔內足夠的泥漿壓力。造孔泥漿應選用優質粘土,有條件時,可選用膨潤土造漿,成孔時泥漿的相對密度以 1.1～1.25左右為宜。施工時不間斷地檢測泥漿的比重,同時要根據不同土質調整泥漿相對密度,在成孔時,如果遇到礫石層等土層產生大量的漏漿時,應考慮是否改成其它施工方法(如加套管施工)。當中斷成孔作業時,要嚴格監視漏水、跑漿的情況,與此同時還應準備應急用的貯水槽、大容量的給水泵等設備。在反循環鉆孔法中的成孔階段,如果成孔速度太快,在孔壁上來不及形成泥膜,就容易使孔壁坍塌。成孔速度視地質情況而異,對于淤泥質等非常軟弱的地質,如果成孔太快,有時成孔后的樁孔將很不規則。另外對砂、砂礫等土層必須注意轉臺旋轉不可過快,如過快有時將產生徑向擺動,而當樁孔較深,又在孔底處遇到硬土層時,要注意有可能因鉆桿自重過大產生彎曲而碰撞孔壁發生塌孔。另外,對于負壓流量及流速的關系,曾有報告指出,如果孔內的水向下流速超過 1.2m/min,在負壓作用下,孔壁易發生坍塌。當孔徑不足 1m的樁鉆孔時應特別引起注意。如在上述靜態條件下產生的孔壁坍塌事故,若不及時處理而繼續強行施工,就有可能使塌孔加劇。因此應認真查明原因,采取措施之后方可繼續施工。當采取措施時,如果認為已不能排除靜態因素所導致的塌孔事故,就應迅速將孔回填,否則嚴重點就有可能使地表產生坍塌或發生機械傾覆等重大的惡性事故。回填鉆孔一般情況下用粘土摻片、卵石。坍塌的樁孔一旦回填之后,地層將呈現不穩定狀態,應適當地停滯3～5日后再度施工為宜。

(2)下鋼筋籠坍孔

在沉放鋼筋骨架后也會產生孔壁坍塌,造成坍塌的原因可能是鋼筋籠下放時用力過猛或鋼筋骨架的垂直度不好或產生彎曲所致。所以,在沉放鋼筋骨架時應特別慎重,鋼筋籠下放速度應緩慢,上下兩節焊接應處在同一軸線位置,并隨時觀察孔內水位情況。一旦出現孔壁坍塌,孔內水位就會發生變化。對沉放鋼筋骨架之后的坍塌,一般可用澆筑混凝土用的導管配合砂石泵抽出攪渾了的泥漿,此時應注意泵壓力不能太大,以免使鉆孔破壞加劇。

(3)灌注混凝土坍孔

在混凝土灌注過程中如果發現護筒內的泥漿水位突然上升并溢出護筒,隨即下降并冒出氣泡的現象,則估計是出現了坍孔,可用測探儀探頭探測,如果探頭測得的表面深度達不到原來的深度,則可斷定是發生坍孔。坍孔原因可能是護筒底部周圍出現漏水,孔內水位下降或是河流中水位上漲時,孔內水位差減小,不能保持原有靜水壓力,以及護筒周圍堆放重物或機械振動等。一旦發生坍孔,應立即查明原因,采取相應的措施,如保持或加大水頭,移開重物、排除振動等,然后用吸泥機吸出孔中坍落的泥土,如果坍孔停止,就可繼續灌注混凝土,如果繼續坍孔,且坍孔部位較深時,應將導管拔出,將混凝土鉆開抓出,同時鋼筋籠吊出,再用粘土摻砂礫回填。待回填土沉實穩定后,重新鉆孔、下鋼筋籠,再灌注混凝土。

2 斷 樁

由于混凝土凝固后不連續,中間被沖洗液等疏松體及泥渣土填充形成間斷樁。施工中若發生導管底端距孔底過遠,則混凝土被沖洗液稀釋,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土樁體與持力層之間被不凝固的混凝土填充。為避免這一質量事故的發生,樁孔鉆成后,必須認真清孔,一般是采用沖洗液清孔,采用兩次清孔方法,沖孔時間應根據孔內沉渣情況而定,沖孔后要及時灌注混凝土,避免孔底沉渣超過規范規定。這就要求在灌注混凝土前,應認真進行孔徑測量,準確算出全孔及首次混凝土灌注量。導管密封不良,沖洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成樁身中段出現混凝土不凝固。在地下水活動較大的地段,導管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。幫扎水泥隔水塞的鐵絲,應根據首次混凝土灌入量的多少而定,嚴防斷裂。確保導管的密封性,導管的拆卸長度應根據導管內外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多過快。如果導管提升過快,以致其下口拔離孔中的混凝土面時,易使樁中形成泥漿夾層。在灌注混凝土時,因停電、待料等原因停止灌注混凝土而造成夾渣,出現樁身中巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開的現象。施工中應明確規定,混凝土澆注過程中,一旦開始進行澆筑,一定要連續完成作業,確保在混凝土初凝時間內連續澆注,在灌注混凝土過程中應避免停電、停水,應備足混凝土料,并合理安排好施工人員作業時間,在混凝土灌注量大時還應做到作業人員分班作業。施工中還會發生灌注時混凝土沒有從導管內灌入,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,個別孔段混凝土夾有泥漿而出現疏松、空洞的現象。因此,施工中要嚴格確定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流動性,坍落度亦滿足灌注要求。灌注混凝土必須從導管內灌入,要求灌注過程連續、快速,準備灌注的混凝土要有足夠量,避免埋下質量事故的隱患。斷樁主要出現在水下混凝土灌注過程當中,如果混凝土灌注時導管提升過快,以致導管下口拔離孔中的混凝土面時,易使樁身混凝土中形成泥漿夾層而斷樁。如果一個樁孔的混凝土未能連續澆筑,兩次澆筑時間相隔較長時,由于孔中已澆混凝土表面凝固,而使樁身在該處出現斷裂。對于這些事故,事實上只要施工人員能嚴格按操作規程辦事,不疏忽大意,不急于求成,是完全可以避免的。一旦發生這類事故,可采取拔起導管,在已灌注的混凝土中,鉆一個較小直徑的鉆孔,并另插一個較小的鋼筋籠,然后再用導管灌注混凝土。

3 彎孔、斜孔、縮孔、梅花孔

在造孔過程中,要經常用探孔器吊入孔內檢查。探孔器可用較粗鋼筋焊接成梭狀型,其外徑等于樁的設計直徑,長度約為直徑的 4～6倍。當探孔器不能沉到已鉆的深度,或發現鉆桿傾斜、吊繩偏移護筒中心,或錐頭上提困難、轉動不靈等情況,則可能發生彎孔、斜孔、縮孔、梅花孔等現象。造成彎孔、斜孔的原因有鉆孔內有探頭石,鉆進呈傾斜狀的地層以及鉆機安裝不平或支承鉆機的地面產生不均勻沉降等。形成縮孔和梅花孔的原因可能是鉆錐在沖擊時轉動套不夠靈活,或因泥漿太稠而影響鉆錐轉動。因此在鉆孔過程中應經常檢查鉆桿和鉆孔的豎直度。對探頭石和縮孔,可用鉆錐在孔壁凸出處上下升降,把探頭石敲擊掉或修削好縮孔。當發生嚴重彎孔、斜孔、縮孔、梅花孔時,則應回填,重鉆修孔,必要時反復修幾次;沖擊法修孔,應回填小片石至偏斜處以上0.5m。

4 卡 鉆

鉆錐卡在鉆孔內較難旋轉,不能提起,稱為卡鉆,出現這種情況,很可能是地下遇到石塊等障礙物,且深度較淺,遇此情況不得強行上提,以免掉鉆或發生坍孔,而應放慢速度,慢速轉動上提,再反復幾次,一般較小障礙物,鉆頭即可排除,對于遇到較大較多障礙物,鉆頭無法排除,則應停止鉆進,移開鉆機,改用沖抓或沖擊錐沖孔,然后再用反循環鉆機跟進鉆孔。如果出現孔內探頭石為未鑿除或因有雜物下墜而卡鉆時,可用小鉆頭沖擊障礙物,將其打碎或壓進孔壁,也可沖擊原鉆頭使其松動,然后吊起。

5 埋鉆和掉鉆

埋鉆通常是由坍孔或鉆錐沖進土層太深所引起的。掉鉆主要是由于鉆桿與鉆錐松脫或鉆桿斷裂所致。一般可用套繩、打撈鉤或小型沖抓錐抓取。如落體已被泥砂埋設,應用空氣吸泥機吹開埋鉆的泥砂,再提鉆錐。

從出現的事故原因分析和處理措施可見,鉆孔灌注樁在施工當中應當引起足夠的重視,嚴格按照規范操作,一旦出現施工質量事故時應認真分析事故原因,采取合理的技術措施,及時進行補救。對于存在問題的樁,不得隱瞞事實,應設法進行補救,更不宜輕易放棄,造成過多的損失。經過補救后的樁應認真進行檢測,合格后方可使用,對補救后仍不合格的,就應與設計部門聯系,采取補樁或其他措施。