淺析鉆孔灌注樁施工中的質量事故及防范措施

王志杰

0.前言

鉆孔灌注樁是工民建筑和道路橋梁廣泛應用的一種基礎形式，具有適應性強、施工操作簡單、設備投入不大等優(yōu)點。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進行直接開挖驗收，它又是最容易出現質量問題的一種基礎形式。分析鉆孔灌注樁在施工過程中可能發(fā)生的事故，進行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質量，確?；A工程安全的重要措施。經過多年來鉆孔灌注樁的施工經驗，簡要分析鉆孔灌注樁施工過程中可能存在的幾種質量問題以及相應的防范措施：

1.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，將會出現因漏水、漏漿等導致的孔壁坍塌的質量事故。鉆進過程中，如發(fā)現排出的泥漿中不斷出現氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有孔壁坍陷跡象。根據對此類問題的分析，發(fā)現造成施工事故的原因主要在于：

①護筒的長度不夠，護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，孔中出現跑水現象。

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用造孔機械在護筒底部造孔時觸動了孔周圍的土壤。

⑧沉放鋼筋時，碰撞了孔壁，破壞了泥膜及孔壁。

⑨造孔機械的機械力過大，致使護筒與土層之間的粘著力減弱。

針對這種問題，應采取的相應處理措施為：

施工現場在埋設灌注樁的護筒時，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，使護筒內保持1.0-1.5m的水頭高度。

當發(fā)現地基有地下水時，應密切注意是否夾有不透水層。當下層的承壓地下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，如果遇到礫石層等土層產生大量漏漿時，應考慮是否改成其他施工方法。

當中斷成孔作業(yè)時，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，施工中將易出現孔壁坍塌的質量事故。成孔速度應根據地質情況并參照相應規(guī)范選取，對于淤泥質等非常軟弱的地質，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，會產生樁的徑向擺動，而發(fā)生孔壁坍塌現象，在現場調查中發(fā)現，孔中水的向下流速超過12m/min，在負壓的作用下，孔壁非常容易發(fā)生坍塌現象。

為避免此類問題的發(fā)生，在施工中，要求施工人員要嚴格按施工規(guī)范進行施工，深入理解設計意圖是確保成功施工的關鍵因素，塌孔的樁孔應及時回填，當地層呈現穩(wěn)定狀態(tài)后，應適當的停置3～5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攪拌的施工方式，然后用空氣升液法、砂泵等設備抽出攪混的泥漿，同時，要注意避免射水壓力過大，破壞鉆孔的完整。

2.縮頸

縮頸是鉆孔灌注樁最常見的質量問題，主要由于樁周土體在樁體澆注過程中產生的膨脹造成。針對這種情況，應采用優(yōu)質泥漿，降低失水量。成孔時，應加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段時間內，孔壁形成泥皮，則孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹?；蛟趯д魍鈧群附右欢〝盗康暮辖鸬镀?，在鉆進或起鉆時起到掃孔作用。另外，可采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。

3.鋼筋籠上浮

用全套管法成孔后，在澆筑混凝土時，有時鋼筋籠會發(fā)生上浮，其原因及相應對策如下：

①套管底部內壁黏附砂漿或土粒，由于管的變形，使內壁產生凹凸不平，在拔出套管時，將鋼筋籠帶上來。此時，應注意在成孔前，必須首先檢查最下部的套管內壁，當堆積大量粘著物時，一定要及時清理。如確認有變形，必須進行修補，待成孔結束時，可用張大錘式抓斗，使其反復升降幾次，以敲掉殘余在管內壁上的土砂，確?？椎姿?。

②當鋼筋籠的外徑及套管內壁之間的間隙太小，有時套管內壁與箍筋之間夾有粗骨料時，會發(fā)生鋼筋上浮現象，出現這種問題處理的方法是，使箍筋與套管內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，鋼筋籠之間的接點不好、彎曲，箍筋變形脫落，套管傾斜等，使得鋼筋與套管內壁的接觸過于緊密時，也將造成鋼筋籠上浮。在處理此類問題時，應注意提高鋼筋籠加工、組裝的精度，防止鋼筋籠在運輸工程中的碰撞等因素引起的變形。在沉放籠時要確認鋼筋籠的軸向準確度等，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，必須注意汽錘制度。

④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，表面形成硬殼，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。當此類現象發(fā)生時，應立即停止灌注混凝土，并準確計算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。

鋼筋籠初始位置應定位準確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠時，控制導管埋深在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，以確認鋼筋籠是否存在上浮現象。

4.樁底沉渣量過多

清孔是灌注樁施工中保證成樁質量的重要環(huán)節(jié)，通過清孔應盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除，使混凝土與巖基結合完好，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，清孔不干凈或未進行二次清孔造成的；施工中應保證灌注樁成孔后，鉆頭提高孔底10-20cm，保持慢速空轉，維持循環(huán)清孔時間不少于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。

③鋼筋籠吊放過程中，如果鋼筋籠的軸向位置未對準孔位，將會發(fā)生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土會坍落在樁底；因此，鋼筋籠吊放時，務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，則應利用導管進行二次清孔，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，在導管上備有承接管，它無需特殊設備，在任何施工方法中均可采用。

④清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積。開始灌注混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為30-40mm，應有足夠的混凝土儲備量，使導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，達到清除孔底沉渣的目的。

5.導管進水

在澆注混凝土過程中，有時會發(fā)生由于過量上提導管，使接頭部分產生漏水等情況，將造成混凝土離析、流動等質量事故，在樁身上留下致命的質量隱患。因此要嚴格施工管理，不得發(fā)生泥漿水進入導管的質量事故。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)現導管口出現漏水現象時，應立即提起到導管進行檢查，對漏水部位進行嚴格的防水處理后，再重新放入樁孔中。

在任何情況下，都應該盡可能的將導管底部深深的埋在混凝土中，當發(fā)現導管上提明顯過量時，應迅速將導管插到混凝土中，利用小型水泵或小口徑的抽水設備，將導管中的水抽到之后，再繼續(xù)澆筑混凝土。

6.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)生導管底端距孔底過遠，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。

為避免質量事故的發(fā)生，樁孔鉆成后，必須認真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應根據孔內沉渣情況而定，沖孔后要及時灌注混凝土，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，應認真進行孔徑測量，準確算出全孔及首次混凝土灌注量。

②有時受地下水活動的影響或導管密封不良，沖洗液浸入混凝土水灰比增大，形成樁身中段出現混凝土不凝體。

在地下水活動較大的地段，事先要用套管或水泥進行處理，止水成功后方可灌注混凝土。確保導管的密封性，導管的拆卸長度應根據導管內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，露出混凝土面，或因停電、待料等原因造成夾渣，出現樁身中巖渣沉積成層，將混凝土樁上下分開的現象。

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)完成改作業(yè)，確保在混凝土初凝時間內連續(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。

④施工中還會發(fā)生澆注混凝土時，沒有從導管內灌入，而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產生混凝土離析造成凝固后不密實堅硬，個別孔段出現疏松、空洞的現象。

因此，施工要求中要嚴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。灌注混凝土應從導管內灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準備灌注的混凝土要足量， 避免埋下質量事故的隱患。

7.鉆孔內的有害氣體

由于地質構造或其他特殊原因，在灌注樁的成孔過程中，發(fā)現樁孔中產生沼氣、天然氣、硫化氫等有害氣體，全套管施工中，當需要在孔口附近進行焊接鋼筋骨架時，焊接的電火花會點燃樁孔內可燃性氣體而發(fā)生爆炸的質量事故。

為避免上述事故的發(fā)生，在進行焊接作業(yè)前，首先利用有害氣體探測器或火繩等檢查樁孔中是否存在有害氣體，一般情況下，樁孔中的可燃氣體，應用注水法排除孔中的有害氣體；當氣體量較少時，也可以利用火繩等將有害氣體燃燒掉。

8.結語

由于鉆孔灌注樁施工的特殊性，在施工前首先要防范，對于施工中出現的具體情況，具體分析，迅速確定解決的處理措施，確保施工順利進行，保證鉆孔灌注樁的施工質量。 [科]