鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量事故及防范措施

摘要：鉆孔灌注樁是工程中常用的基礎(chǔ)形式，其成樁質(zhì)量對工程安全有著至關(guān)重要的作用。本文簡要分析鉆孔灌注樁施工過程中可能存在的幾種質(zhì)量問題以及相應(yīng)的防范措施，旨在為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁施工質(zhì)量事故防范

一、前言

鉆孔灌注樁是民用和工業(yè)建筑廣泛應(yīng)用的一種基礎(chǔ)形式，具有適應(yīng)性強(qiáng)、施工操作簡單、設(shè)備投入不大等優(yōu)點(diǎn)。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進(jìn)行，其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進(jìn)行直接開挖驗(yàn)收，它又是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的一種基礎(chǔ)形式。分析鉆孔灌注樁在施工過程中可能發(fā)生的事故，進(jìn)行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量，確保基礎(chǔ)工程安全的重要措施[1-10]。本文根據(jù)作者多年來從事鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，簡要分析鉆孔灌注樁施工過程中可能存在的幾種質(zhì)量問題以及相應(yīng)的措施'>防范措施，旨在為類似工程提供借鑒。

二、無套管施工法中孔壁坍塌及對策

無套管灌注樁施工過程中由于土壤的持力層發(fā)生變化等原因，將會出現(xiàn)因漏水、漏漿等導(dǎo)致的孔壁坍塌的質(zhì)量事故。鉆進(jìn)過程中，如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有孔壁坍陷跡象。根據(jù)對此類問題的分析，發(fā)現(xiàn)造成施工事故的原因主要在于：
①護(hù)筒的長度不夠，護(hù)筒變形或形狀不合適；
②保持的水頭壓力不夠；
③地下水位有較高的承壓力；
④在礫石層等處有滲流水或者沒水，孔中出現(xiàn)跑水現(xiàn)象；
⑤泥漿的容重及濃度不足；
⑥成孔速度太快，在孔壁中來不及形成泥膜；
⑦用造孔機(jī)械在護(hù)筒底部造孔時(shí)觸動了孔周圍的土壤；
⑧沉放鋼筋時(shí)，碰撞了孔壁，破壞了泥膜及孔壁；
⑨造孔機(jī)械的機(jī)械力過大，致使護(hù)筒與土層之間的粘著力減弱；
針對這種問題，應(yīng)采取的相應(yīng)處理措施為：
施工現(xiàn)場在埋設(shè)灌注樁的護(hù)筒時(shí)，坑地與四周應(yīng)選用最佳含水量的粘土分層夯實(shí)，必須注意保持護(hù)筒安裝垂直，在護(hù)筒的適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持1.0-1.5m的水頭高度。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)地基有地下水時(shí)，應(yīng)密切注意是否夾有不透水層。當(dāng)下層的承壓地下水的水頭比下層的地下水位高時(shí)，必須能保持足夠的泥水壓力，在施工前的地質(zhì)情況勘測中，一定要求給出地下水的壓力、出水量、水流方向等要素條件。
泥漿的比重以1.02~1.08左右為宜。另外，在成孔時(shí)，如果遇到礫石層等土層產(chǎn)生大量漏漿時(shí)，應(yīng)考慮是否改成其他施工方法。
當(dāng)中斷成孔作業(yè)時(shí)，要著重監(jiān)視漏水、跑漿的情況。
在反循環(huán)鉆孔法的成孔施工中，鉆孔速度不宜過快，如果孔壁未形成有效泥漿膜，施工中將易出現(xiàn)孔壁坍塌的質(zhì)量事故。成孔速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況并參照相應(yīng)規(guī)范選取，對于淤泥質(zhì)等非常軟弱的地質(zhì)，如果成孔速度過快，造孔的樁孔將很不規(guī)則，對于砂、砂礫等土層若成孔速度過快，會產(chǎn)生樁的徑向擺動，而發(fā)生孔壁坍塌現(xiàn)象，在現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，孔中水的向下流速超過12m/min，在負(fù)壓的作用下，孔壁非常容易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。
為避免此類問題的發(fā)生，在施工中，要求施工人員要嚴(yán)格按施工規(guī)范進(jìn)行施工，深入理解設(shè)計(jì)意圖是確保成功施工的關(guān)鍵因素，塌孔的樁孔應(yīng)及時(shí)回填，當(dāng)?shù)貙映尸F(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)后，應(yīng)適當(dāng)?shù)耐Ｖ?~5天后再度施工為宜。
在鋼筋籠的沉放過程中，多采用邊沉樁邊射水?dāng)嚢璧氖┕し绞剑�然后用空氣升液法、砂泵等設(shè)備抽出攪混的泥漿，同時(shí)，要注意避免射水壓力過大，破壞鉆孔的完整。

三、縮頸

縮頸是鉆孔灌注樁最常見的質(zhì)量問題，主要由于樁周土體在樁體澆注過程中產(chǎn)生的膨脹造成。針對這種情況，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿，降低失水量。成孔時(shí)，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段時(shí)間內(nèi)，孔壁形成泥皮，則孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹�；蛟趯�(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進(jìn)或起鉆時(shí)起到掃孔作用。另外，可采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。

四、鋼筋籠上浮

用全套管法成孔后，在澆筑混凝土?xí)r，有時(shí)鋼筋籠會發(fā)生上浮，其原因及相應(yīng)對策如下：
①套管底部內(nèi)壁黏附砂漿或土粒，由于管的變形，使內(nèi)壁產(chǎn)生凹凸不平，在拔出套管時(shí)，將鋼筋籠帶上來。此時(shí)，應(yīng)注意在成孔前，必須首先檢查最下部的套管內(nèi)壁，當(dāng)堆積大量粘著物時(shí)，一定要及時(shí)清理。如確認(rèn)有變形，必須進(jìn)行修補(bǔ)，待成孔結(jié)束時(shí)，可用張大錘式抓斗，使其反復(fù)升降幾次，以敲掉殘余在管內(nèi)壁上的土砂，確保孔底水平。
②當(dāng)鋼筋籠的外徑及套管內(nèi)壁之間的間隙太小，有時(shí)套管內(nèi)壁與箍筋之間夾有粗骨料時(shí)，會發(fā)生鋼筋上浮現(xiàn)象，出現(xiàn)這種問題處理的方法是，使箍筋與套管內(nèi)壁之間的間隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。
③鋼筋籠自身彎曲，鋼筋籠之間的接點(diǎn)不好、彎曲，箍筋變形脫落，套管傾斜等，使得鋼筋與套管內(nèi)壁的接觸過于緊密時(shí)，也將造成鋼筋籠上浮。在處理此類問題時(shí)，應(yīng)注意提高鋼筋籠加工、組裝的精度，防止鋼筋籠在運(yùn)輸工程中的碰撞等因素引起的變形。在沉放籠時(shí)要確認(rèn)鋼筋籠的軸向準(zhǔn)確度等，不得使鋼筋籠自由墜落到樁孔中，不得敲打鋼筋籠的頂部，在貫入套管時(shí)，必須注意汽錘制度。
④由于混凝土灌注過鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時(shí)，其上層混凝土因澆注時(shí)間較長，已接近初凝，表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力，如此時(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時(shí)也帶動鋼筋籠上升。當(dāng)此類現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，應(yīng)立即停止灌注混凝土，并準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土面的標(biāo)高，提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆注，上浮現(xiàn)象即可消失。
⑤鋼筋籠放置初始位置過高，混凝土流動性過小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升。
鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時(shí)間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí)流動性變小，混凝土接近籠時(shí)，控制導(dǎo)管埋深在1.5-2.0m。
⑥除此之外，在澆筑混凝土之前，一定要將套管稍稍往上提一點(diǎn)，以確認(rèn)鋼筋籠是否存在上浮現(xiàn)象。

五、樁底沉渣量過多

清孔是灌注樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過清孔應(yīng)盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除，使混凝土與巖基結(jié)合完好，提高樁基的承載力。施工中發(fā)生樁底沉渣的主要原因及處理的措施如下：
①樁底的沉渣過多主要由于施工中違犯操作規(guī)定，清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔造成的；施工中應(yīng)保證灌注樁成孔后，鉆頭提高孔底10-20cm，保持慢速空轉(zhuǎn)，維持循環(huán)清孔時(shí)間不少于30分鐘，然后將錘式抓斗慢慢放入孔底，抓出孔底的沉渣。
②當(dāng)使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足時(shí)，樁底的沉渣浮起困難，沉渣將堆積在樁底，影響樁與地基的結(jié)合。工程中需采用性能較好的泥漿，控制泥漿的比重和粘度，不能用清水進(jìn)行置換。
③鋼筋籠吊放過程中，如果鋼筋籠的軸向位置未對準(zhǔn)孔位，將會發(fā)生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土?xí)�坍落在樁底；因此，鋼筋籠吊放時(shí)，務(wù)使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁。在鋼筋籠的加工工藝上，可選用冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度，減少空孔時(shí)間，從而減少沉渣。下完鋼筋籠后，檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，則應(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，使用方法是用空氣升液排渣法或空吸泵反循環(huán)法。這種方法是用已有的空吸泵、空壓機(jī)，在導(dǎo)管上備有承接管，它無需特殊設(shè)備，在任何施工方法中均可采用。
④清孔后，待灌時(shí)間過長，致使泥漿沉積。開始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為30-40mm，應(yīng)有足夠的混凝土儲備量，使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣，達(dá)到清除孔底沉渣的目的。

六、導(dǎo)管進(jìn)水

在澆注混凝土過程中，有時(shí)會發(fā)生由于過量上提導(dǎo)管，使接頭部分產(chǎn)生漏水等情況，將造成混凝土離析、流動等質(zhì)量事故，在樁身上留下致命的質(zhì)量隱患。因此要嚴(yán)格施工管理，不得發(fā)生泥漿水進(jìn)入導(dǎo)管的質(zhì)量事故。一旦生發(fā)上述事故，可采取如下的處理措施：
澆筑混凝土之前，若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管口出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即提起到導(dǎo)管進(jìn)行檢查，對漏水部位進(jìn)行嚴(yán)格的防水處理后，再重新放入樁孔中，建筑混凝土。
在任何情況下，都應(yīng)該盡可能的將導(dǎo)管底部深深的埋在混凝土中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管上提明顯過量時(shí)，應(yīng)迅速將導(dǎo)管插到混凝土中，利用小型水泵或小口徑的抽水設(shè)備，將導(dǎo)管中的水抽到之后，再繼續(xù)澆筑混凝土。

七、斷樁

由于混凝土凝固后不連續(xù)，中間被沖洗液等疏松體及泥土填充形成間斷樁。造成原因及防治措施如下：
①施工中若發(fā)生導(dǎo)管底端距孔底過遠(yuǎn)，則混凝土被沖洗液稀釋，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土填充。
為避免質(zhì)量事故的發(fā)生，樁孔鉆成后，必須認(rèn)真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定，沖孔后要及時(shí)灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。這就要求在灌注混凝土前，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行孔徑測量，準(zhǔn)確算出全孔及首次混凝土灌注量。
②有時(shí)受地下水活動的影響或?qū)Ч苊芊獠涣迹瑳_洗液浸入混凝土水灰比增大，形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體。
在地下水活動較大的地段，事先要用套管或水泥進(jìn)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(yīng)根據(jù)首次混凝土灌入量的多少而定，嚴(yán)防斷裂。確保導(dǎo)管的密封性，導(dǎo)管的拆卸長度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定，切勿起拔過多。
③在澆注混凝土?xí)r，由于導(dǎo)管提升和起拔過多，露出混凝土面，或因停電、待料等原因造成夾渣，出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層，將混凝土樁上下分開的現(xiàn)象。
施工中應(yīng)明確規(guī)定，混凝土澆注過程中，一旦開始澆筑工序，一定要連續(xù)完成改作業(yè)，確保在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)連續(xù)澆注，在灌注混凝土過程中應(yīng)避免停電、停水。并隨時(shí)控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深，提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。
④施工中還會發(fā)生澆注混凝土?xí)r，沒有從導(dǎo)管內(nèi)灌入，而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬，個(gè)別孔段出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象。
因此，施工要求中要嚴(yán)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，坍落度損失亦滿足灌注要求。灌注混凝土應(yīng)從導(dǎo)管內(nèi)灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準(zhǔn)備灌注的混凝土要足量，避免埋下質(zhì)量事故的隱患。