淺析橋梁樁基施工常見問題及應對措施

鄭冠男

(中鐵二十二局集團第三工程有限公司,福建 廈門 361000)

現(xiàn)代橋梁的基礎施工質量中,最關鍵的是要看它結構是否安全牢固,其中樁基的質量好壞及其穩(wěn)固性,對橋梁基礎結構安全至關重要。事實上,橋梁的水下混凝土灌注樁在施工過程中,經常會遇到塌孔、沉渣過厚等質量問題[1]。為了深入研究塌孔的原因,從而有效的采取措施進行預防或處理,并及時清孔、控制好沉渣厚度確保樁基施工過程中各項目檢測指標滿足規(guī)范要求,本文從鐵路橋梁樁基施工中對上述問題進行探討研究,具有一定的借鑒意義。

1 鐵路橋梁水下灌注樁基施工常見的問題

鐵路橋梁樁基在成樁過程中,經常需要對鉆孔的中心位置、孔徑、孔深、垂直度、傾斜度、孔底沉渣,鋼筋籠的安放位置,樁基樁端的地質持力層情況、泥漿的比重、粘度、含砂率等性能參數(shù)——進行試驗檢查；成樁后,還需對樁基的樁位、樁長、樁徑、樁身質量(強度等)和單樁承載力等進行檢驗,以確保樁基的各項指標在設計及規(guī)范允許的限值內,來保障橋梁基礎的安全可靠性。但是,橋梁樁基施工中經常會遇到很多常見的問題,其中控制孔底渣厚度及塌孔處理就是是施工過程中經常要處理的問題,也是最不容易處理的問題。

2 原因分析

2.1 塌孔原因分析

(1)泥漿的原因。泥漿的相對密度過小,水頭對孔壁的壓力較小,無法形成泥漿護壁的作用造成塌孔。

(2)孔內水流失或出現(xiàn)漏水引起塌孔,一般分四種情況。第一種,泥漿稠度小,護壁效果差造成孔樁漏水；第二種,由于鋼護筒埋置較淺、封堵不嚴造成漏水；第三種,由于鋼護筒底部土層厚度不足,底部出現(xiàn)漏水,造成泥漿水頭高度不足,對孔壁壓力小無法形成有效護壁作用。第四種,就是孔內水流失造成水頭高度不夠[2]。

(3)砂層處理不當造成塌孔。由于砂層鉆孔的進尺過快,護壁形成較慢,容易引起孔壁滲水。

(4)由于停鉆時間太長,孔內水頭未能保持在地下水位線以上2m,造成水頭高度不夠,降低了水頭對孔壁的壓力。或者,清孔后未及時灌注混凝土造成停置時間過長。

(5)提鉆或下鋼筋籠時,碰撞孔壁引起塌孔。

(6)鉆孔附近有大型設備或車輛振動,造成塌孔。

2.2 孔底沉渣過厚原因分析

(1)護壁泥漿選用不當,未采用人工制備泥漿；或原土造漿且未按規(guī)定檢測泥漿各項指標,易出現(xiàn)塌孔或鉆孔清渣困難。

(2)由于泥漿指標控制不當,清孔程度不夠、清渣不夠干凈；工地施工用水過于節(jié)約,孔內泥漿置換不充分,造成沉渣過厚。

(3)由于施工工序不緊湊,組織不及時,施工歷時過長引起。一次清孔至混凝土灌注間隔時間過長,二次清孔不夠重視,導致孔內泥漿中砂粒沉淀,泥漿失水、沉淀。

(4)施工中由于貯料斗容積過小,不能滿足初灌量確保導管埋深1m以上的要求；未設置隔水栓灌注,造成樁端混凝土離析,增加孔底沉渣量。

3 預防措施及處理

3.1 塌孔預防及處理

3.1.1 塌孔預防措施

(1)根據(jù)設計的地勘資料,對于不同的地質選用適宜的泥漿比重,泥漿粘度和不同的鉆進速度,以加強護壁。比如砂層,應加大泥漿稠度粘度,適當降低進尺速度。

(2)鋼護筒埋設處理：陸上埋置護筒,底部應回填夯實密實。水中振動沉入護筒時,應穿過淤泥及透水層,確保銜接嚴密不漏水。汛期及潮汐水位變化大時,采取升高護筒,增加水頭保證水頭壓力相對穩(wěn)定。

(3)鉆孔無特殊原因應盡量連續(xù)作業(yè)；灌注工作不具備時暫不清孔,以免降低泥漿比重。

(4)提升鉆頭及掉放鋼筋籠應盡量保持垂直,不要碰撞孔壁。

(5)鉆孔時盡量避免大型設備作業(yè)或車輛通過,防止大型機械振動。

3.1.2 塌孔處理

(1)輕微塌孔。可采取增大泥漿比重,提高泥漿水頭,增大水頭壓力,繼續(xù)鉆進。

(2)塌孔不深。改深埋鋼護筒,周圍夯實,重新開鉆。

(3)嚴重塌孔。先移鉆機,再回填片石、砂類土等,摻入不小于5%的水泥砂漿粘土進行回填,回填穩(wěn)定后重鉆；回填片石的巖面傾斜較大時,出現(xiàn)偏孔、塌孔或卡鉆時,應選用小沖程進行沖擊,待孔底鑿平后再加大沖程轉入正常鉆孔。

3.2 控制孔底渣厚度的措施

控制沉渣是系統(tǒng)綜合工程,從開孔始控制到二次清孔均需采用合理有效措施進行控制,確保柱樁10cm或摩擦樁30cm的規(guī)范限值要求。控制措施主要有以下方面：①選擇合適的鉆孔機具和鉆孔方式；②選擇合適的鉆孔泥漿指標；③確保清孔徹底充分。成孔后第一次清孔,將孔內顆粒狀物排出孔外,減少孔底沉渣,本次不需調整泥漿密度(一般泥漿密度在1.2～1.4之間),沉渣在5cm內應及時吊放鋼筋籠；二次清孔在安放鋼筋籠后,即鋼筋籠焊接及下導管需4小時左右,泥漿處于靜止狀態(tài),泥漿中的泥、砂礫和石屑會沉落,需利用導管進行二次清孔,邊循環(huán)清孔邊測孔底沉渣。此時,清孔泥漿指標,相對密度1.05～1.1,粘度1～20S,含砂率小于4%,待符合規(guī)范要求立即進行水下混凝土灌注；還需注意等待砼過程中應繼續(xù)循環(huán)清孔；④選擇合適的清孔方式：抽漿法用于反循環(huán)鉆孔,清孔速度快徹底,易塌孔施工中應慎用!換漿法適應于正循環(huán)鉆孔；掏渣法用于沖擊、沖抓、旋挖鉆孔,可降低孔內泥漿密度；噴射法清孔,僅限于二次清孔輔助用；⑤準確測定沉渣厚度。可采用測繩(重錘)檢測、取樣盒檢測、沉渣儀檢測等可靠檢測手段；⑥確保混凝土首灌量等要求。保證首批混凝土澆筑后,導管埋入混凝土的深度大于1m,導管埋深任何時候不小于1m,一般在2～4m；水下混凝土的塌落度控制在18-22cm；每根樁澆筑時間在8小時內,每小時澆筑高度不小于10m,連續(xù)澆筑,中斷不得超過30分鐘,澆筑標高應高出設計樁頂標高1m以上[3]。

4 結束語

橋梁的樁基施工尤其是水下混凝土灌注,必須依據(jù)具體科學的施工方法、嚴格執(zhí)行規(guī)范等標準要求,才能確保有效的工程質量。施工技術人員更應從實踐中摸索規(guī)律,找準原因,從而有的放矢,有效實施措施或處理。本文通過只是對橋梁水下混凝土灌注樁施工所遇到的塌孔及沉渣問題進行了分析、研究對策,為類似施工提供借鑒。事實上,樁基施工的質量問題遠不止這些,有待于進一步深入研究和總結。

[1]黃英鋒.橋梁水下混凝土灌注樁施工技術研究[J].建筑工程技術與設計,2015(9)：939-942．

[2]李勇,朱崇利,查曉雄,等.漢江特大橋結構選型及上部結構設計優(yōu)化[J].建筑結構學報,2015(z1)：126-130.

[3]尹平保,趙明華,楊超煒,等.復雜荷載下橫坡段橋梁樁基承載特性試驗研究[J].土木工程學報,2014(5)：110-117．