公路橋梁建設(shè)中鉆孔灌注樁質(zhì)量控制方法探討
摘要：針對鉆孔灌注樁成孔施工中出現(xiàn)的問題，分析其產(chǎn)生的原因，并探討其相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，為鉆孔灌注樁成孔施工提供參考。
引言：鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、施工簡便等特點(diǎn)仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程，橋梁鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過程無法觀察，建成后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。因此，要求基礎(chǔ)施工隊(duì)伍在施工技術(shù)措施上要落實(shí)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，并且對灌注樁在施工過程中可能會發(fā)生的一些問題進(jìn)行分析并制定出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案和每根樁的施工記錄。以便有效地對樁基施工質(zhì)量加以控制。
一、成孔質(zhì)量問題及成因分析
1、護(hù)筒冒水
其成因?yàn)椋郝裨O(shè)護(hù)筒的周圍不密實(shí);護(hù)筒水位差太大;鉆頭起落時(shí)的碰撞。
2、塌孔、溶洞或裂隙
其成因?yàn)椋和临|(zhì)松散、泥漿護(hù)壁不好、護(hù)洞周圍未用粘土緊密填封或護(hù)筒內(nèi)水位不高時(shí)，若遇到小溶洞或裂縫，可能發(fā)生孔內(nèi)泥漿均勻緩慢下降的現(xiàn)象;地下水流量大。護(hù)壁及鋼護(hù)筒不起作用，造成塌孔;泥漿密度不夠或泥漿的其他性能指標(biāo)不符合規(guī)定，使孔壁未形成堅(jiān)實(shí)的泥皮，造成護(hù)壁效果不佳：鉆機(jī)裝置在護(hù)筒上，由于振動(dòng)使孔口坍塌，擴(kuò)展成較大坍孔：在松軟砂層進(jìn)尺太快、空鉆時(shí)間過長、成孔后待灌或灌注時(shí)間過長：清孔后泥漿密度、粘度等指標(biāo)降低，用空氣吸泥機(jī)清孔，泥漿吸走后未及時(shí)補(bǔ)水。使得孔內(nèi)水位低于地下水;清孔操作不當(dāng)。供水管嘴直接沖刷孔壁：清孔時(shí)間或清孔后停頓時(shí)間過長。
3、縮徑
其成因?yàn)椋很浲翆邮艿叵滤绊懞椭苓呠囕v振動(dòng)的影響：塑性土膨脹，造成縮孔;鉆錘磨損過大，焊補(bǔ)不及時(shí)。
4、成孔偏斜
其成因?yàn)椋菏┕がF(xiàn)場不平整、不堅(jiān)實(shí)，地面軟弱或軟硬不均勻，在支架上鉆孔時(shí)，支架的承載力不足，發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致鉆桿不垂直;鉆機(jī)部件磨損，接頭松動(dòng)，鉆桿彎曲;鉆頭晃動(dòng)而偏離軸線，擴(kuò)孔較大;土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其他硬物等：施工檢測控制不到位。
5、樁底沉渣量過多
其成因?yàn)椋簷z查不夠認(rèn)真，清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔：泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難以將沉渣浮起：鋼筋籠吊放過程中，未對準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔后。待灌時(shí)間過長，致使泥漿沉積。
6、樁靴進(jìn)水、進(jìn)泥
樁靴進(jìn)水、進(jìn)泥的現(xiàn)象常發(fā)生在地下水位高或飽和淤泥或粉砂土層中。原因在于樁靴活瓣閉合不嚴(yán)，預(yù)制樁靴被打壞或變形。
7、卡鉆或卡錘
其成因?yàn)椋簶犊仔纬闪嗣坊ǹ住ｃ@孔不圓，鉆頭或錘頭已磨損而未能及時(shí)補(bǔ)焊，鉆孔直徑已變小，而新鉆頭或補(bǔ)焊后鉆頭直徑過大：沖擊鉆頭在孔內(nèi)遇到探
頭石或有石塊落在鉆頭與孔壁之間;在粘土層中沖程太高或泥漿粘度過高，以致鉆頭被吸住：放繩太多，以致沖擊鉆頭傾倒頂住孔壁。
二、成樁的制作以及質(zhì)量控制
1、清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。清孔則以利用泥漿在流動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的黏結(jié)力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動(dòng)被帶出樁孔，最終將樁孔內(nèi)的沉渣清干凈，這就是泥漿的排渣和清孔作用。從泥漿在混凝土鉆孔樁施工中的保護(hù)和清孔作用，我們可以看出，泥漿的制備和清孔是確保鉆孔灌注樁工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，對于施工規(guī)范中泥漿的控制指標(biāo)：黏度測定17—20min;含砂率不大于6%;膠體率不小于90%等在鉆孔灌注樁施工過程中必須嚴(yán)格控制，不能就地取材，而要專門采取泥漿制備，選用高塑性黏士或膨潤土，拌制泥漿必須根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層進(jìn)行，配合比設(shè)計(jì)。
2、鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放
鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長度、規(guī)格和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上。這是由于鋼筋吊籠放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的，因此，吊環(huán)長度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長度，以確保鋼筋的埋人標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠吊放過程中，應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊，同時(shí)，要注意鋼筋籠能否順利下放，沉放時(shí)不能碰撞孔壁;當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，因?yàn)檫@將會造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象，應(yīng)停止吊放并尋找原因。如因鋼筋籠沒有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的。則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠，鋼筋籠接長時(shí)要加快焊接時(shí)間，盡可能縮短沉放時(shí)間。
3、灌注水下混凝上前泥漿的制備和第2次清孔
灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第1次清孔，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1.00—1.20，測得孔底沉渣厚度小于50mm。即抓緊吊放鋼筋籠和沉放混凝土導(dǎo)管，沉放導(dǎo)管時(shí)檢查導(dǎo)管的連接是否牢固和密實(shí)，以防止漏氣漏漿而影響灌注，對于孔內(nèi)原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時(shí)間內(nèi)使處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊反起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質(zhì)量。因此，必須在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第2次清孔，當(dāng)孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。
4、水下混凝土灌注
鉆孔灌注水下混凝土的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝士的離析現(xiàn)象還會存在，但良好的配合比可減少離析程度。因此，現(xiàn)場的配合比要隨水泥品種、中粗砂、石料規(guī)格及含水率的變化進(jìn)行調(diào)整，為使每根樁的配合比都能正確無誤，在混凝土攪拌前都要復(fù)核配合比并校驗(yàn)計(jì)量的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格計(jì)量和測試管理，并及時(shí)填入原始記錄和制作試件。
4.1水下灌注砼的性能參數(shù)。①砼原料。為確保成樁質(zhì)量，要嚴(yán)格檢查驗(yàn)收進(jìn)場原材料的質(zhì)保書(水泥出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告、砂石化驗(yàn)報(bào)告)，如發(fā)現(xiàn)實(shí)樣與質(zhì)保書不符，應(yīng)立即取樣進(jìn)行復(fù)查。對不合格的材料(如水泥、砂、石、水質(zhì))，嚴(yán)禁用于混凝土灌注樁。②砼初凝時(shí)間。—般砼初凝時(shí)間僅3～5h，只能滿足淺孔小樁徑灌注要求，而深樁灌注時(shí)間約為5—7h，困此應(yīng)加緩凝劑，使砼初凝時(shí)問大于8h。③砼攪拌方法和攪拌時(shí)間。為使砼具有良好的保水性和流動(dòng)性，應(yīng)按合理的配合比將水泥、石子、砂子倒入料斗后，先開動(dòng)攪拌機(jī)并加入30%的水，然后與拌合料一起均勻加入60%的水，最后再加入10%的水(如砂、石含水率較大時(shí)，可適當(dāng)控制此部分水量)，最后加水到出料時(shí)間控制在60～90S內(nèi)。④坍落度選擇。為防止斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在混凝土灌注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。因?yàn)榛炷翑嚢钑r(shí)間不足會直接影響混凝土的強(qiáng)度，砼坍落采用18—20cm，并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋人深度，氣溫高，成孔深，導(dǎo)管直徑在250mm之內(nèi)，取高值，反之取低值。
4.2砼灌注操作技術(shù)。①首批砼灌注。砼灌注量與泥漿至砼面高度、砼面至孔底高度、泥漿的密度、導(dǎo)管內(nèi)徑及樁孔直徑有關(guān)，孔徑越大，首批灌注的砼數(shù)量越多，由于砼量大，攪拌時(shí)間長，因此可能出現(xiàn)離析現(xiàn)象，首批砼在下落過程中，由于和易性變差，受的阻力變大，常出現(xiàn)導(dǎo)管中堵滿砼，甚至漏斗內(nèi)還有部分砼。此時(shí)應(yīng)加大設(shè)備的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉導(dǎo)管，若起重能力不足，則應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī)拉緊漏斗晃動(dòng)，這樣能使砼順利下滑至孔底，下灌后繼續(xù)向漏斗加入砼。進(jìn)行后續(xù)灌注。②后續(xù)砼灌注。后續(xù)砼灌注中，當(dāng)出現(xiàn)非連續(xù)性灌注時(shí)，漏斗中的砼下落后，應(yīng)當(dāng)牽動(dòng)導(dǎo)管，并觀察孔門返漿情況。直至孔口不再返漿，再向漏斗中加入砼。③后期砼的灌注。在砼灌注后期，由于孔內(nèi)壓力較小，往往上部砼不如下部密實(shí)，這時(shí)應(yīng)稍提漏斗增大落差，以提高其密實(shí)度。④砼灌注速度。在控制砼仞凝時(shí)間的同時(shí)，必須合理地加快灌注速度，這對提高砼的灌注質(zhì)量十分重要，因此應(yīng)做好灌注前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，以及灌注過程中各道工序的密切配合工作。
結(jié)束語：
鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過程是屬隱蔽過程，施工中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響整個(gè)過程的質(zhì)量，甚至造成社會的不良影響。因此，要加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，保證施工質(zhì)量，消除安全隱患。
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