粉砂地質鉆孔灌注樁塌孔埋籠處理方案

國洪光

粉砂地質鉆孔灌注樁塌孔埋籠處理方案

國洪光

簡單歸納了粉砂地質條件下鉆孔灌注樁的塌孔埋籠事故,通過對鋼筋籠實施防銹保護、孔內回填粘土、靜置后再次鉆孔、掃孔并更換鋼筋籠的處理方案,成功解決了粉砂地質鉆孔灌注樁塌孔埋籠問題,具有節約材料、節省工期、成樁質量有保障等優點。

鉆孔灌注樁,埋籠,掃孔,鋼筋籠

1 背景簡介

在粉砂地質條件下橋梁基礎設計中,鉆孔灌注樁是最常采用的一種結構形式。施工中鉆孔灌注樁受地質條件差、孔內泥漿面高度不夠、孔內泥漿質量差、鋼筋籠下放對孔壁的擾動、鋼筋籠下放到位后等待混凝土灌注的時間過長等多個因素的影響,在混凝土灌注前出現了塌孔事故,同時鋼筋籠被埋入孔內。為了快速經濟有效地處理塌孔埋籠事故,需要研究一種切實可行的處理方案。

2 方案比選

1)將坍塌的孔內回填粘土,護筒底腳外圍塌陷位置的土體采用插打小管樁擠密,并靜置 15 d以上。再利用小鉆頭施鉆清除鋼筋籠內土體,利用自制的掃孔器將鋼筋籠四圍的土體清除,泥漿循環將鉆渣攜帶出孔實現一次清孔,然后替換鋼筋籠,二次清孔后灌注混凝土。2)將坍塌的孔內回填原樣土并靜置 15 d以上,再利用鉆小孔注砂漿加固樁周土體,采用射水沖砂的方法,將孔內被擾動的土體清理出孔,更換鋼筋籠,完成二次清孔后封孔。3)將坍塌的孔內回填原樣土并靜置 15 d以上,再利用冷凍技術凍結加固土體,并采用沖擊鉆砸孔,重新成孔、清孔、下放鋼筋籠,完成二次清孔后灌注混凝土。4)申請變更設計,放棄問題樁位,在該樁旁邊增設鉆孔灌注樁,并在樁頭處加系梁,代替原設計樁。方案比選見表 1。

3 最優處理方案詳述

通過比選最終確定方案一最佳。詳細處理步驟如下：

1)塌孔埋籠之后,首先做好現場安全圍護工作。在坍塌的孔周圍進行警戒圍護,持續觀察地表塌陷情況,明確要求非施工人員嚴禁靠近。2)安全圍護完成以后,在鋼筋籠上連接一個鋅塊,依據電化學腐蝕原理,暴露在潮濕空氣中的鋅塊很快將形成陽級,這樣就保護了鋼筋籠、減少了銹蝕。鋼筋籠提出后變形不嚴重的節段仍可再次使用,減少了原材料的浪費。3)利用裝載機往孔內回填粘土,填土的高度至鋼筋籠頂口以下 2m處。填土頂面以上的泥漿采用泥漿泵抽出護筒,有利于土體盡快密實,并方便施工人員在鋼筋籠上焊接吊裝鋼筋。4)接長護筒,采用振動錘再次插打,直至貫入度達到首次插打時的控制值,將護筒刃腳下移以免后續掃孔時在原刃腳穿孔位置再次出現事故。護筒插打時對土體有較大的動動,同時也起到密實土體的作用,插打過程中密切關注土體二次沉陷情況,確保人員設備的安全。5)在護筒外周均勻插打數根小直徑尖腳鋼管樁,依靠動動及擠壓來密實樁周土體。小直徑尖腳鋼管樁插打深度以其底腳低于目前護筒刃腳2m為宜,避免掃孔時在新的刃腳位置穿孔。6)靜置 15 d以上,土體固化粘聚力加大,再次鉆孔時孔壁穩定性良好。靜置期做好下一步施工準備工作。7)利用原有鉆孔設備和一個直徑比設計鋼筋籠內徑小 20 cm的小鉆頭鉆孔,利用特制掃孔器掃孔,鉆孔和掃孔同步進行。掃孔器采用打散的鋼絲繩固定在圓環鋼板上,并整體固定在鉆桿上。共采用 3排鋼絲繩,鋼絲繩直徑由下往上遞增,最下一層鋼絲繩的直徑與小鉆頭直徑相同,最上一層鋼絲繩的直徑與設計孔徑相同。小鉆頭可以將鋼筋籠內的土體鉆動,掃孔器能將鋼筋籠上的土體及鋼筋籠外壁的土體擾動、清除,根據施工進展可多次進行鉆孔掃孔作業,最終可以做到成孔直徑符合設計要求,鋼筋籠與孔壁脫離。8)考慮到鋼筋籠本身的變形,提升過程中鋼筋籠要與孔壁發生摩擦,提升的力量將比其自重大。特在鋼筋籠頂口增焊吊裝鋼筋,并在鋼筋籠頂口焊接撐桿,防止鋼筋籠頂口內縮。以鋼護筒作為支撐點,在護筒頂口布設一根分配梁,上面設置一臺千斤頂。將所有吊筋對半分為兩組,分別掛在千斤頂上面的另一根分配梁兩端,該分配梁與頂下的分配梁垂直放置。考慮到開始提升鋼筋籠時,鋼筋籠與孔壁之間有較大的摩擦力及咬合力,吊裝鋼筋、千斤頂、兩分配梁的設計承載力均不得小于鋼筋籠自重的 10倍。千斤頂加壓提動鋼筋籠,此時鋼筋籠與孔壁土體間的約束已較開始提升時小很多,為加快提升速度可換用吊重能力為鋼筋籠自重2倍的吊機將鋼筋籠提起,提升過程中分節段拆除。9)鋼筋籠提出孔位后進行第一次清孔作業,然后用測控儀檢查孔徑、孔深、成孔垂直度,合格后,再次下放一套鋼筋籠。10)置換泥漿進行二次清孔,直至各項指標達到封孔前的要求,灌注水下混凝土。方案示意圖見圖 1。

4 工程實例

某黃河大橋,主橋 4號墩位于黃河主河道,地層以第四系河流相粉、細、中砂為主,其間多夾粉土、粉質粘土薄層或透鏡體,該墩共有鉆孔樁 24根,設計直徑 2.0 m,相鄰兩排樁中心間距5.2m,樁長 95.0m。該墩 17號樁在鋼筋籠下放后等待灌注的時間達到 20h,發現孔內塌陷,鋼筋籠被埋住。隨即采用了方案一進行處理,經過 1個月的時間,終于成功灌注該樁,混凝土超方量為10%。鋼筋籠提出及成樁質量檢測見圖 2,圖 3。

表1 方案比選表

該樁在后續樁基檢測中被評定為 i類樁,質量良好。

5 結語

通過詳細的理論論證及工程實踐,可以認為采用以上方案對事故樁的處理是切實可行的。對以后類似事故的處理也具有一定的參考價值。

[1]高三娥.淺析鉆孔灌注樁塌孔事故的預防與處理[J].內江科技,2009(4)：5-6.

[2]郭有福.粉質砂性土地質情況下的鉆孔樁的施工[J].黑龍江科技信息,2010(17)：10-11.

[3]朱夢君,梁恒昌.灘涂區鉆孔樁施工事故原因分析及處理[J].山西建筑,2010,36(10)：89-90.

Processing program for bore collapse and buried cage of cast-in-p lace pile under silt-loose geology condition

GUO Hong-guang

This paper briefly summarizes the bore collapse and buried cage accident of cast-in-place pile under silt-loose geology condition.Through implementing the processing scheme for the reinforcing cage including anti-corrosion protection,hole back filling clay,drilling again after static p lacing time,sweepinghole and changing reinforcing cage,it successfully solves the bore collapseand buried cage problem of cast-inp lace pile under silt-loose geology condition.Furthermore,ithas the advantages of savingmaterials,saving construction schedu le,and guaranteeing the quality of pile being,etc.

cast-in-place pile,buried cage,sweeping hole,reinforcing cage

TU473.14

B

1009-6825(2011)09-0099-02

2010-11-22

國洪光(1985-),男,助理工程師,中鐵大橋局集團第一工程有限公司,河南鄭州 450045