淺談鉆孔灌注樁水下混凝土灌注施工中常見的質(zhì)量事故及預(yù)防處理措施
關(guān)鍵詞:水下混凝土灌注，質(zhì)量事故，預(yù)防處理
1前言
隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域中。但灌注樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，大部分是在水下進(jìn)行的，因此灌注好水下混凝土是保證灌注樁成樁質(zhì)量的重中之重。灌注混凝土水下時(shí)，混凝土拌和物是通過導(dǎo)管下口進(jìn)入到初期灌注的混凝土（作為隔水層）下面，頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿或水逐步上升而成樁的。為了能夠在施工過程中最大限度的避免質(zhì)量事故的發(fā)生，水下混凝土灌注要做到分工明確，密切配合，統(tǒng)一指揮，力求快速、連續(xù)施工。若已出現(xiàn)質(zhì)量事故時(shí)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所發(fā)生的具體質(zhì)量事故狀況結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具備的施工條件，冷靜分析原因，并盡快采取合理的技術(shù)措施及時(shí)設(shè)法補(bǔ)救。
2鉆孔灌注樁水下混凝土灌注質(zhì)量事故及預(yù)防處理措施。
2.1導(dǎo)管進(jìn)水
�。�1）主要原因：①首批混凝土儲(chǔ)量不足，或雖然混凝土儲(chǔ)量已夠，但導(dǎo)管底口距孔底的間距過大，混凝土下落后不能埋沒導(dǎo)管底口，以致泥水從底口進(jìn)入。②導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，接頭間橡皮墊被導(dǎo)管內(nèi)高壓氣囊擠開，或焊縫破裂，水從接頭或焊縫中流入。③導(dǎo)管提升過猛，或測(cè)深出錯(cuò)，導(dǎo)管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
（2）預(yù)防和處理方法
為避免發(fā)生導(dǎo)管進(jìn)水，灌注前要根據(jù)樁徑準(zhǔn)確計(jì)算首批混凝土儲(chǔ)量并對(duì)拼接好的導(dǎo)管做水密試驗(yàn)。試驗(yàn)方法是：在拼裝好的導(dǎo)管內(nèi)先灌入70%的水，兩端封閉，一端焊接風(fēng)管接頭輸入計(jì)算的風(fēng)壓力，然后滾動(dòng)導(dǎo)管數(shù)次，經(jīng)15分鐘不漏水即為合格。萬一發(fā)生導(dǎo)管進(jìn)水，要當(dāng)即查明事故原因，采取以下處理方法：
�、偃羰巧鲜龅谝环N原因引起的，應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底的混凝土拌和物用抓斗清除，不得已時(shí)需要將鋼筋籠拔出采取復(fù)鉆清除。然后重新下放鋼筋骨架、導(dǎo)管并投入足夠儲(chǔ)量的首批混凝土，重新灌注。
�、谌羰堑诙�、三種原因引起的，應(yīng)視具體情況，拔換原管重下新管；或?qū)⒃瓕?dǎo)管插入續(xù)灌，但灌注前均應(yīng)將時(shí)進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管，必須用潛水泵將管內(nèi)水抽干，才可繼續(xù)灌注混凝土。為防止抽水后導(dǎo)管內(nèi)的泥水穿透原灌注混凝土從導(dǎo)管底口翻入，導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)應(yīng)有足夠深度，一般宜大于200㎝。
2.2卡管
在灌注過程中，混凝土在管中不下去，稱為卡管�？ü苡幸韵聝煞N情況：
（1）初灌時(shí)隔水栓卡管；或由于混凝土本身的原因，如坍落度小、流動(dòng)性差、夾有大卵石、拌和不均勻，以及運(yùn)輸途中產(chǎn)生離析、粗集料集中而造成導(dǎo)管堵塞。
處理方法可用長(zhǎng)桿沖搗管內(nèi)混凝土，用吊繩抖動(dòng)導(dǎo)管，或在導(dǎo)管上安裝附著式振搗器等使隔水栓下落。
�。�2）機(jī)械發(fā)生故障或其它原因使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時(shí)間過久，或灌注時(shí)間持續(xù)過長(zhǎng)，到致混凝土已在管內(nèi)初凝。增大了導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落的阻力，混凝土堵在管內(nèi)。其預(yù)防的方法是灌注前仔細(xì)檢修灌注機(jī)械，并準(zhǔn)備備用機(jī)械，同時(shí)采取措施，加速混凝土灌注速度，必要時(shí)摻入緩凝劑。當(dāng)灌注時(shí)間已久，孔內(nèi)首批混凝土已初凝，導(dǎo)管內(nèi)又堵塞有混凝土，此時(shí)只有將導(dǎo)管拔出，重新安設(shè)鉆機(jī)，重新鉆孔成樁。
在甘肅已竣工通車的某高速公路主線大橋左幅2號(hào)墩1#樁在水下混凝土灌注施工中，由于拌和的混凝土流動(dòng)性差加上運(yùn)輸中產(chǎn)生離析，原設(shè)計(jì)25m深的樁，灌注到離樁頂設(shè)計(jì)位置15.4m處時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重卡管。當(dāng)時(shí)使用吊車提拔抖動(dòng)導(dǎo)管，并在導(dǎo)管外側(cè)安裝附著式振搗器配合人工用大錘敲擊導(dǎo)管外壁試圖疏通導(dǎo)管內(nèi)混凝土都沒有成功。在此情況下采用了將兩根Φ32螺紋鋼筋首尾焊接在一起，將一頭伸入導(dǎo)管內(nèi)混凝土表面，另一頭連接到吊車吊鉤上，吊車起吊鋼筋后讓其自由下落沖搗導(dǎo)管內(nèi)混凝土，經(jīng)過多次反復(fù)沖搗，終于疏通導(dǎo)管內(nèi)的混凝土恢復(fù)了正常灌注。在對(duì)卡管質(zhì)量事故的具體處理過程中要根據(jù)卡管的位置、時(shí)間的長(zhǎng)短要盡快采取措施疏通管內(nèi)混凝土，避免時(shí)間過長(zhǎng)首批混凝土初凝導(dǎo)致返工重鉆，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
2.3坍孔
混凝土灌注過程中塌孔的表征是孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒出大量的細(xì)密水泡。究其原因重要有：護(hù)筒底腳周圍漏水，孔內(nèi)水位降低，或在潮汐河流中漲潮時(shí)，孔內(nèi)外水位差減小，不能保持原有靜水壓力，以及由于護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械振動(dòng)等。
發(fā)生坍孔后，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施，如保持或加大水頭、移開重物、排除振動(dòng)等，防止繼續(xù)坍孔。然后用吸泥機(jī)吸出孔內(nèi)的泥土；如不繼續(xù)坍孔�？苫謴�(fù)正常灌注。如坍孔仍不停止，坍塌部位較深，宜將導(dǎo)管拔出，將混凝土鉆開抓出，并將鋼筋籠提出，只保存孔位，再以粘土摻砂礫回填，重新鉆孔成樁。
2.4埋管
導(dǎo)管無法拔出稱為埋管，其原因是：導(dǎo)管埋入混凝土過深，或?qū)Ч軆?nèi)外混凝土已初凝使導(dǎo)管與混凝土間摩阻力過大。或因提管過猛將導(dǎo)管拉斷。
預(yù)防辦法：控制埋管深度一般不得超過6m～8m，在導(dǎo)管上端安裝附著式振搗器，拔管前或停灌時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，均應(yīng)適當(dāng)振搗，使導(dǎo)管周圍的混凝土不致過早初凝；首批混凝土摻入緩凝劑，加快灌注速度；拔管時(shí)用力不可過猛。
若埋管事故已發(fā)生，初時(shí)可用鏈滑車、千斤頂試拔。如仍拔不出，凡屬并非因混凝土初凝流動(dòng)性損失過大的情況，可插入一直徑稍小的護(hù)筒至已灌混凝土中，用吸泥機(jī)配合小護(hù)筒，重新下導(dǎo)管灌注。
2.5灌短樁頭
灌短樁頭亦稱短樁。產(chǎn)生的原因：灌注接近結(jié)束時(shí)，由于泥漿過稠或測(cè)深錘太輕到致測(cè)深錯(cuò)誤，拔出導(dǎo)管終止混凝土灌注而造成短樁頭事故。還有些是由于孔壁坍方，未被發(fā)覺，測(cè)深錘或測(cè)深儀探頭達(dá)不到混凝土表面，這種情況最危險(xiǎn)，有時(shí)會(huì)灌短數(shù)米。
預(yù)防辦法是：
�。�1）在灌注過程中必須注意是否發(fā)生坍孔征象，如有坍孔，應(yīng)立即用吸泥機(jī)吸出孔內(nèi)泥土后方可再續(xù)灌。
（2）測(cè)深錘的重量形狀必須符合規(guī)范規(guī)定。由此避免由于測(cè)深不準(zhǔn)而造成的人為斷樁情況。
�。�3）灌注將近結(jié)束時(shí)加清水稀釋泥漿并掏出部分沉淀土。
（4）處理辦法可在原護(hù)筒里面或外面加設(shè)護(hù)筒，壓入已灌注的混凝土內(nèi)，然后抽水、除渣，接澆普通混凝土；或用高壓水將泥渣和松軟層沖松，再用吸泥機(jī)將混凝土表面上的泥漿沉渣吸除干凈，重新下導(dǎo)管灌注水下混凝土。
2.6樁身夾泥斷樁
該質(zhì)量事故大都是以上各種事故引起的次生結(jié)果。此外，由于清孔不徹底，或灌注時(shí)間過長(zhǎng)，首批混凝土已初凝，流動(dòng)性降低，而續(xù)灌的混凝土沖破頂層而上升，因而也會(huì)在兩層混凝土中間夾有泥漿渣土，甚至全樁夾有泥漿渣土形成斷樁。
對(duì)已發(fā)生或估計(jì)可能發(fā)生夾泥斷樁的樁，應(yīng)采用地質(zhì)鉆機(jī)、鉆芯取樣，作深入深查，判明情況。有下列情況之一時(shí)，應(yīng)采取壓漿補(bǔ)強(qiáng)方法處理。
�。�1）對(duì)于柱樁，樁底與基巖之間的夾泥大于設(shè)計(jì)規(guī)定值。
（2）樁身混凝土有夾泥斷樁或局部混凝土松散。
（3）樁身有蜂窩、松散、裹漿等情況。
在建的陜西省境內(nèi)某高速公路特大橋右幅29號(hào)墩1#樁成樁后用超聲波檢測(cè)完整性時(shí)發(fā)現(xiàn)離樁頂設(shè)計(jì)位置2.2m至樁頂部分存在薄弱環(huán)節(jié)（屬于B類樁），好在次樁位置處于旱地上，經(jīng)組織人工開挖后發(fā)現(xiàn)離樁頂2.2m處至樁頂部分一側(cè)約有四分之一斷面存在樁身夾泥現(xiàn)象。經(jīng)分析其原因是由于清孔不徹底加之灌注將近結(jié)束時(shí)沒有加清水稀釋泥漿，導(dǎo)致泥漿過稠侵占了樁身截面位置造成樁身一側(cè)夾泥。對(duì)于次樁夾泥部分的處理，首先將樁身夾泥部分用風(fēng)鎬清除干凈，并鑿出樁身混凝土的新鮮表面，然后在原樁體上安裝同直徑的圓柱鋼模板補(bǔ)澆高標(biāo)號(hào)混凝土成樁。為了確保該樁的施工質(zhì)量，對(duì)該樁進(jìn)行了第二次超聲波完整性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示該樁已成了質(zhì)量較好的A類樁。
3灌注樁補(bǔ)強(qiáng)方法
灌注樁的各種質(zhì)量事故，其后果均會(huì)導(dǎo)致樁身強(qiáng)度的降低，不能滿足設(shè)計(jì)的受力要求，因此需要作補(bǔ)強(qiáng)處理。事前，應(yīng)會(huì)同主管部門、設(shè)計(jì)單位、工程監(jiān)理以及施工單位的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)單位共同研究，提出切實(shí)可行的處理辦法。據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，一般采用壓入水泥漿補(bǔ)強(qiáng)方法，其施工要點(diǎn)如下：
�。�1）對(duì)需要補(bǔ)強(qiáng)的樁，除用地質(zhì)鉆機(jī)已鉆一個(gè)取芯孔外，應(yīng)再鉆一個(gè)孔，一個(gè)用做進(jìn)漿孔，另一個(gè)用做出漿孔�？咨钜筮_(dá)到補(bǔ)強(qiáng)位置以下1m，柱樁則應(yīng)達(dá)到基巖。
（2）用高壓水泵向一個(gè)孔內(nèi)壓入清水，壓力不宜小于0.5MPa～0.7MPa，將夾泥和松散的混凝土碎渣從另一個(gè)孔沖洗出來，直到排出清水為止。
�。�3）用壓漿泵壓漿，第一次壓入水灰比為0.8的純水泥稀漿（宜用425號(hào)水泥），進(jìn)漿管應(yīng)插入鉆孔1.0m以上，用麻絮填塞進(jìn)漿管周圍，防止水泥漿從進(jìn)漿口冒出。待孔內(nèi)原有清水從出漿口壓出來以后，再用水灰比0.5的濃水泥漿壓入。
�。�4）為使?jié){漿得到充分?jǐn)U散。應(yīng)壓一陣停一陣，當(dāng)濃漿從出漿口冒出后，停止壓漿，用碎石將出漿口封填，并用麻袋堵實(shí)。
�。�5）最后用水灰比0.4的水泥漿壓入，并增大灌漿壓力至0.7MPa～0.8MPa，并關(guān)閉進(jìn)漿閘，穩(wěn)壓悶漿20min～25min，壓漿工作即可結(jié)束。
壓漿工作結(jié)束，水泥漿硬化以后，應(yīng)再做一鉆芯，檢查補(bǔ)強(qiáng)效果：如斷樁夾泥情況已排除，認(rèn)為合格后，可交付使用；否則，應(yīng)重鉆補(bǔ)樁或合同有關(guān)單位研究其它補(bǔ)救措施。
4結(jié)束語
水下混凝土灌注施工是在原地面以下進(jìn)行的，屬隱蔽工程，地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變且不可見，故實(shí)際施工中出現(xiàn)的情況也千差萬別，應(yīng)視具體情況分別對(duì)待。鉆孔灌注樁在施工過程中，如已發(fā)生短樁、樁身夾泥或其他質(zhì)量缺陷應(yīng)盡可能設(shè)法補(bǔ)強(qiáng)，不宜輕易放棄，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
參考文獻(xiàn)：
�。�1） 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041—2000），人民交通出版社。
�。�2） 楊理準(zhǔn)、武吉中、余軍，公路施工手冊(cè)，基本作業(yè)，人民交通出版社，1990。
