橋梁鉆孔灌注樁的質(zhì)量分析論文
摘要：結合工程實(shí)際提出了橋梁鉆孔灌注樁施工過(guò)程中斷樁的處治措施，詳細介紹了鉆孔灌注樁斷樁處理過(guò)程中的取芯、清淤、壓漿、驗證等具體做法。
關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁質(zhì)量缺陷防治與處理
隨著(zhù)我國交通基礎設施建設的快速發(fā)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(jiǎn)便等特點(diǎn)廣泛地應用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。但灌注樁屬于隱蔽工程，大部分是在水下進(jìn)行的，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，質(zhì)量檢查也比較困難，因此對其施工過(guò)程每一環(huán)節都必須嚴格要求，稍有不慎或措施不嚴就會(huì )在灌注中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，斷樁就是經(jīng)常發(fā)生且難以處理的病害之一。本文結合工程實(shí)例，詳細介紹了鉆孔灌注樁斷樁的處治方法，對類(lèi)似工程將有一定的借鑒作用。
1工程概述
某高速公路主線(xiàn)橋橋臺基礎采用鉆孔灌注樁設計，設計樁長(cháng)21m，直徑1.2m，樁基地質(zhì)層（樁基剖面圖），底部8m深為中砂礫層，鉆孔灌注樁完成后，在進(jìn)行樁基小應變檢測時(shí)發(fā)現0＃臺的4＃樁在樁長(cháng)17.5～18.0m處無(wú)樁長(cháng)反應，根據小應變波形圖判斷，確定該樁為“短”樁或斷樁。
經(jīng)對該樁鉆孔鉆桿的長(cháng)度以及孔深的檢測和灌注砼時(shí)埋設導管長(cháng)度的原始記錄進(jìn)行分析后發(fā)現，該樁實(shí)際施工長(cháng)度已達到21m，不可能為短樁，應是斷樁，至于斷層以下樁長(cháng)無(wú)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(jīng)超過(guò)零彎矩點(diǎn)以下的特點(diǎn)，決定使用壓漿補強法進(jìn)行處理。
2補強處理過(guò)程
2.1施工準備
首先明確現場(chǎng)處理時(shí)的各道工序負責制，并委派專(zhuān)業(yè)工程師對處理過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程不間斷的控制，保證處理質(zhì)量。
其次準備好所需鉆孔、壓漿等機具，由于施工現場(chǎng)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(gè)懸空工作平臺，以保證鉆孔、壓漿作業(yè)。
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(guò)程中一定要不停地對鉆機主軸進(jìn)行垂直度校正，防止鉆孔到不了17.5～18.0m處就斜到樁壁以外，無(wú)法安排下道工序。同時(shí)，在鉆機（可選用砼取芯機G－210型）鉆孔取芯過(guò)程中，要對每節混凝土芯樣進(jìn)行認真分析總結，密切關(guān)注芯樣的變化情況。
現場(chǎng)情況表明，該樁取芯到18m以上都完好無(wú)損，且無(wú)夾泥，混凝土的強度也較好，而在18m后無(wú)完整的混凝土，芯樣中除蜂窩狀夾帶個(gè)別石料且很不成型的砂漿外，幾乎就是中粗砂。這說(shuō)明了兩點(diǎn)，其一是小應變檢測和實(shí)際是相吻合的，基本反映了工程的實(shí)際情況；其二證實(shí)了該樁鉆孔深度達到了設計深度21m，只是在灌注第一盤(pán)砼時(shí)沒(méi)有封住導管，加上沉淀過(guò)快，導管在砼開(kāi)盤(pán)前已經(jīng)被中粗砂礫淤埋，之后在操作導管時(shí)可能過(guò)提，沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現或重視，導致該底樁在3米范圍內混凝土沒(méi)有成型，發(fā)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漿進(jìn)行置換處理。
但是采用7cm的鉆桿要將樁底約3.5m3的中粗砂清空是有很大難度的，尤其在中粗砂地質(zhì)中鉆進(jìn)很容易發(fā)生埋鉆事故，因此，要加大清孔頻度。
為了防止埋鉆事故的發(fā)生，根據清孔經(jīng)驗，先將鉆頭下到18.5m處不停地清孔，約半小時(shí)后有大量的中粗砂沿鉆桿和孔壁陸續泛出。同時(shí)結合施工規范，根據清孔工作量準備足量純堿（Na2CO3）和聚乙烯。純堿的作用可使PH值加大，使土顆粒分散，使粘粒表面負電荷增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒提供了條件，增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩定性，降低失水量；聚乙烯的作用是提高泥漿的使用性能。用純堿、聚乙烯加少量黃土配制成的泥漿用手抓粘而有滴的感覺(jué)，即可開(kāi)始清孔。
在清孔過(guò)程中要安排專(zhuān)人對泛砂不停地進(jìn)行排除清理，根據清出的中粗砂的總量統計，在清孔6小時(shí)后基本排盡了孔底3.5m3的中粗砂，之后孔口周壁泛砂已很少，且從孔口涌出大量呈白色的、和清孔時(shí)配制的泥漿幾乎一樣的泥漿，這就可以判定孔底基本排盡中粗砂。為了防止孔底周壁中粗砂的`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(shí)，盡可能按高標號配制，但水泥漿過(guò)稠會(huì )導致壓注困難，通過(guò)多次配制壓注實(shí)驗，最后確定水泥漿配制比例為1∶1。剛開(kāi)始壓注時(shí)，將鉆頭埋設到樁底20.5m處，在壓注過(guò)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(lái)，直到無(wú)法壓注為止。隨后打開(kāi)封閉的孔口壁，這時(shí)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17.5m處有新的斷層或蜂窩現象產(chǎn)生，應將鉆頭定位于17.5～18m處進(jìn)行二次補漿，直到壓注不動(dòng)為止，然后慢慢提鉆并不斷壓漿到樁頂。經(jīng)過(guò)2小時(shí)壓注，壓力達到2MPa，共用去約2.1m3的水泥漿。
配制水泥漿時(shí)留下試件取樣，28天試件強度達到32.5MPa，超過(guò)樁體原設計強度。
注漿主要是通過(guò)擠密填充補強來(lái)保證樁體底部質(zhì)量。為了減少因水泥漿收縮而產(chǎn)生孔隙，可以在配制水泥漿時(shí)適當加入膨脹劑（按1∶10000比例）。
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(guò)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小時(shí)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17.5～18m處的芯樣質(zhì)量。經(jīng)過(guò)觀(guān)測，從樁頂到樁底21m處的芯樣都完好密實(shí)。
待該樁底壓漿強度成型后，再次安排對該樁進(jìn)行小應變檢測，檢測表明樁長(cháng)21.0m，且被判為質(zhì)量較好的A類(lèi)樁。
3小結
從上述處理過(guò)程可以看出：
�。�1）鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中，發(fā)生斷樁、短樁或其他質(zhì)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(tài)。若發(fā)生了這類(lèi)事故，要對樁底的斷層位置、地質(zhì)、鉆孔成孔狀況及當時(shí)原始記錄加以認真分析，處理后必須要再進(jìn)行驗證。建議對樁體采用三點(diǎn)壓漿法（三點(diǎn)成等邊三角形，若樁徑1.2m，邊長(cháng)可取60cm布設）處理，以保證斷層處通過(guò)取芯壓漿后能夠充分密實(shí)，達到樁體完好的程度，按此方案處理斷樁至少有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是質(zhì)量可靠；二是保證工期，正常10～15天即可處理完畢；三是成本大大降低，如果報廢一根樁，需要費用至少15萬(wàn)元以上，按此處理僅需15萬(wàn)元左右即可。但是如斷層發(fā)生在樁體中部，則方案確定則應慎之又慎。
�。�2）為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現象，在施工過(guò)程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動(dòng)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(guò)大，如大幅度抽拔導管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，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(fā)生。在灌注過(guò)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10。
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