鉆孔灌注樁質量通病的成因及其預防

苗光華

(石家莊公路橋梁建設集團)

1 鉆孔灌注樁常見的質量通病

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候,以樁頂位置所受的壓力最大,下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反,往往是上部混凝土的強度低,中下段混凝土的強度高,若不嚴格控制,容易出現樁上段強度達不到質量要求的情況。除此之外,還容易出現縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質量缺陷,造成樁基承載力的下降,影響到工程結構的安全。

2 影響成樁質量的原因分析

2.1 影響樁身上部強度的原因分析

(1)按照施工規范的規定,鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥,但在實際施工過程中,很難將淤泥徹底清除,于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時,孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的,先灌入的混凝土頂升于孔的上面,這樣就容易出現樁上段強度較低的現象。

(2)澆灌混凝土時,若導管插入混凝土之內過深,澆注速度又較快,則容易在孔體深部沉積較多的骨料,加上振搗過程所造成的混凝土的離析,也容易導致樁體上部強度較低的質量問題。

2.2 影響其他樁身質量的原因分析

(1)混凝土澆注施工中,若導管插入混凝土內過淺(＜1.5m),則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的,而是攤鋪式的,這時泥漿、泥塊就容易混入混凝土中,進而影響到樁身的質量。除此之外,若設計的樁身直徑過小,則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制,從而使樁體產生空洞、蜂窩缺陷。

(2)鉆孔灌注樁的承載力主要表現為樁周摩阻力,而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質量密切相關。在施工過程中,孔壁的形狀是由鉆頭旋轉速度、鉆桿下降速度和土質等因素決定的,泥漿性能(包括容重、黏度膠體率、砂率等指標)愈好、高程越高,越能保護好護壁,其樁周摩阻力愈大,但施工難度加大,費用也相應提高。

(3)在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中,施工環節多,時間長,會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質量。靜置的時間越長,淤積的淤泥越多。

3 成樁質量的控制

3.1 樁上段強度的保證措施

(1)依據樁徑和樁底的濃度,正確確定出第一斗混凝土的體積,一般可取 1.5～2.0m3,也可以按樁身的設計體積的10%加以控制。

(2)成樁質量與樁身的澆注高度有關,一般控制成樁高度高出設計樁頂標高 0.5～1.0m。待鑿去高出部分的混凝土后,剩余部分不應有浮漿和夾泥,混凝土標號應符合設計要求,否則要返工重澆。

(3)導管插入混凝土內的長度應適宜,一般為 2～6m,長樁可相應有所增加。

3.2 樁身質量的保證措施

(1)工程施工前,應先做 2個以上的試驗鉆孔,通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩定性和孔底沉淤等指標,用以核對所選設備、工藝方法是否符合技術要求。檢測時,孔壁的穩定時間應≮12h,檢測數目≮2個。對一些重要工程,可視情況相應增加測徑數量。

(2)護壁用的泥漿應滿足護壁要求,液面需高于地下水位 0.5m以上,有條件時,以高于地下水位 2m以上更好。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大,則不僅護壁性能差,而且因其容重較大,勢必產生沉淀速度過快的問題。

(3)在混凝土灌注前的一段時間里,須保證孔壁的穩定性,不能有縮頸或孔壁塌落現象發生。為保證孔底沉渣厚度達到規范的技術要求(端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm),以免影響樁的承載力,鉆孔到設計持力層以后,要對泥漿進行循環稀釋來降低相對密度,以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外,還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣,要求嚴格時,在安放鋼筋籠后、下放導管之前仍要進行吸渣處理。

(4)吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔,不得有變形損壞。吊放后,先將鋼筋籠在垂直位置上固定好,然后進行第二次清孔,檢測孔底的淤泥厚度,符合規定后,于 0.5h之內開始混凝土的灌注施工。

3.3 混凝土灌注施工的技術要點

(1)完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業時間要緊湊,不宜過長;混凝土的漿體濃度要恰當,澆灌量不得低于設計值,不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

(2)導管口距孔底要保持 400mm左右的距離,旋轉時要精確測量,反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數量的混凝土后,應將導管緩慢下降 100～200mm,使灌注初期導管被混凝土埋入的深度盡可能加大,以保證底層的混凝土質量。

(3)在灌注過程中,要嚴格把握施工進度和時間,經常地略微提升導管,以使混凝土均勻注入。導管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之間且不得＜1m,每間隔15～20min,要對混凝土面和導管沉入深度進行一次測量和校核。

(4)若施工過程中發生了混凝土堵塞導管的現象,一般是由于材料規格或配合比選取不當,或者是因為導管漏水漏漿導致管內混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成的,要分清原因有針對性地加以解決,切不要無控制地靠提管消除堵塞。

3.4 樁身質量的驗收

灌注樁質量的檢驗內容和方法應符合規范的規定,通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應變動測法,而檢驗樁身質量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測進行檢驗,抽查數量不少于總樁數的 10%,若工程需要時,還可相應增加檢驗數量直至逐根檢查。

4 結 語

鉆孔灌注樁有許多優點,但由于施工環節多,工藝復雜,成樁質量有可能受到多種因素的干擾和制約,嚴重時會導致樁身承載力的明顯降低,甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。為了確保成樁質量和樁基工程的安全,必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴格的質量控制和檢測,發現問題及時采取措施予以補救。