孫家新 何書斌 陳向軍 袁學勤
鉆孔灌注樁是一種適應性強、施工操作簡單、施工噪音低,無振動,無擠壓,對相鄰建筑物影響小,設(shè)備投入不大的常見的基礎(chǔ)形式,由于是在地面以下進行,施工過程無法直接觀察,且成樁后也不能直接進行開挖驗收,所以它又是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的一種基礎(chǔ)形式。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)量問題及相應的防范措施,旨在為類似工程提供借鑒,進行必要的施工過程防范。
孔壁坍塌是由于土壤的持力層發(fā)生變化致使鉆孔漏水、漏漿而導致孔壁坍塌的一種質(zhì)量事故。其表觀現(xiàn)象為在鉆進過程中,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??妆谔脑蛑饕谟冢鹤o筒的長度不夠,護筒變形或形狀不合適;保持的水頭壓力不夠;地下水位有較高的承壓力;在礫石層等處有滲流水或者沒水,孔中出現(xiàn)跑水現(xiàn)象;泥漿的容重及濃度不足;成孔速度太快,在孔壁中來不及形成泥膜;沉放鋼筋時碰撞了孔壁,破壞了泥膜及孔壁。
針對這種問題,應采取的處理措施為:(1)在施工現(xiàn)場埋設(shè)灌注樁護筒時,坑地與四周應選用最佳含水量的粘土分層夯實,必須注意保持護筒安裝垂直,在護筒的適當高度開孔,使護筒內(nèi)保持1.0~1.5m的水頭高度;(2)當發(fā)現(xiàn)地基有地下水時,應密切注意是否夾有不透水層。當下層的地下承壓水的水頭比下層的地下水位高時,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;(3)嚴格控制泥漿的比重,其控制值以1.05~1.15左右為宜;(4)在鉆孔過程中或中斷成孔作業(yè)時,要著重監(jiān)視漏水、跑漿情況;(5)根據(jù)地質(zhì)情況合理控制鉆孔速度,確保形成有效泥漿膜。
縮頸主要是由于樁周土體在樁體澆注過程中產(chǎn)生的膨脹造成。處理措施為:(1)采用優(yōu)質(zhì)泥漿,降低失水量;(2)成孔時宜加快成孔速度,在成孔一定時間內(nèi)盡快形成泥皮,防止孔壁滲水;(3)采用上下反復掃孔的辦法,進而擴大孔徑。
鋼筋籠上浮是施工遇到的難題之一。造成的原因是:(1)提升導管過猛,不慎掛住鋼筋籠,造成上升;(2)混凝土質(zhì)量太差,離析嚴重,初凝時間不夠,造成混凝土面在上升至鋼筋底端時,鋼筋難以插入混凝土中;有時由于混凝土灌注過鋼筋籠且導管埋深較大時,其上層混凝土因澆注時間較長,已接近初凝,混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力,如此時導管底端未及時提到鋼筋籠底部以上,混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升,同時也帶動鋼筋籠上升;(3)鋼筋籠孔口固定不牢;(4)混凝土表面接近鋼筋籠底口、導管埋深不足,混凝土的灌注速度太快,使混凝土下落沖擊導管底口向上反沖,其向上托力大于鋼筋籠的重力造成鋼筋籠上浮。預防鋼筋籠上浮,關(guān)鍵是要嚴格細致地下好鋼筋籠,并將其牢固地綁扎或焊接在孔口護筒上,增加其重力。下導管時,應使導管確保在孔位中心。在灌注混凝土中,當混凝土面接近鋼筋籠底口時,應放慢混凝土的澆筑速度。一旦發(fā)現(xiàn)鋼筋籠上升,應放慢混凝土灌注速度,查明原因后,首先選用預壓措施,并仔細計算量測導管埋深和已澆混凝土面的標高,提升導管后再進行澆注,上浮現(xiàn)象即可消失。
施工中發(fā)生樁底沉渣的主要原因及處理的措施如下:(1)當使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足時,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,不能用清水進行置換;(2)鋼筋籠吊放過程中發(fā)生碰撞孔壁的事故,會致使孔壁的泥土坍落在樁底。因此,鋼筋籠吊放時,務必使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁;(3)鋼筋籠調(diào)放后,應檢查沉渣量,如沉渣量超過規(guī)范要求,則應利用導管進行二次清孔;(4)導管底部至孔底的距離宜為30~40mm,灌注混凝土時,應根據(jù)孔徑、孔深和泥漿比重計算出足夠的混凝土儲備量,使導管一次埋入混凝土面以下2~6m為宜,以利用混凝土澆筑時產(chǎn)生的巨大沖擊力把底部沉渣擠托到頂部。
在澆注混凝土過程中因過量上提導管,底口與孔底距離過大,混凝土流出導管底口時流速過快,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。可采取以下措施防止導管漏水:(1)澆筑混凝土之前,對導管進行密封試驗,若發(fā)現(xiàn)導管口出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時,應立即提起導管進行檢查,對漏水部位進行嚴格的防水處理后,再重新放入樁孔中;(2)在澆筑混凝土時,應盡可能將導管底部深深地埋在混凝土中,提升時速度要緩慢,當發(fā)現(xiàn)導管上提明顯過量時,應迅速將導管插到混凝土中,并利用小型水泵或小口徑的抽水設(shè)備,將導管中的水抽凈之后,再繼續(xù)澆筑混凝土。
導管堵塞是灌注樁施工時極易出現(xiàn)的問題,主要原因有如下幾方面:(1)粗骨料規(guī)格不符合要求,比如粒徑偏大、級配較差、針片含量偏大;(2)混凝土配合比不合理,造成和易性較差,坍落度過小或過大,造成離析;(3)水泥的初凝時間太早,特別是高溫季節(jié);(4)導管在接近孔底標高時下落速度太快,就有可能使導管孔進入混凝土(或粘性土)中,將導管堵死。有時即使未堵死,二次清孔時,泥漿也可能翻上來,使混凝土不能順利通過,從而造成導管堵塞。
針對堵管可采取以下防治方法:(1)嚴格把好原材料關(guān)口,粗骨料級配要嚴格配比,一般以連續(xù)級配為好,針片狀含量要小于3%,細骨料選中粗砂;(2)水泥的初凝時間不能太早,嚴格控制水灰比,隨時掌握坍落度;(3)下導管操作時,對導管下落的長度、孔底標高做到心中有數(shù),下落速度不要過快、過猛,要距孔的中心下落,不要擦孔壁,特別接近孔底標高時,更要小心、緩慢;(4)初灌時如果發(fā)現(xiàn)下落不暢、泥漿浮出,就該考慮導管堵塞問題,可將導管提升上下插入幾次,如果堵塞不嚴重可以排除,否則必須把導管全部提出,排除障礙后,再重新下管。
斷樁是指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)導管底端距孔底過遠,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,導管離孔底距離要嚴格按照規(guī)范控制,并應認真進行孔徑、孔深及泥漿比重測量,準確算出全孔及首次混凝土灌注量;(2)導管密封不良,沖洗液浸入混凝土水灰比增大,造成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體。施工中要嚴格確保導管的密封性,導管的拆卸長度應根據(jù)導管內(nèi)外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多;(3)在澆注混凝土時,由于導管提升和起拔過多,或因停電、待料等原因造成夾渣,造成樁身中巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開。施工中應明確規(guī)定,混凝土澆注過程中,一旦開始澆筑工序,一定要連續(xù)完成作業(yè),確保在混凝土初凝時間內(nèi)連續(xù)澆注。在灌注混凝土過程中應避免停電、停水,并隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深,提升導管要準確可靠,嚴格遵守操作規(guī)程。
鉆孔灌注樁事故處理的方法很多,難度也較大,無論采取什么先進的辦法處理都將對工程的進度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽帶來嚴重影響。因此,在鉆孔灌注樁施工中必須做到每個工序都嚴格按照規(guī)范操作,水下混凝土灌注統(tǒng)一指揮、緊張有序,對可能出現(xiàn)的問題制定切實有效的防范措施,盡最大努力杜絕事故的發(fā)生