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摘要:本文結(jié)合筆者多年實踐工作經(jīng)驗,對鉆孔灌注樁可能出現(xiàn)的一些質(zhì)量問題進(jìn)行詳細(xì)的敘述,且針對其產(chǎn)生的質(zhì)量問題,擇其兩者分析形成原因,同時對其通病進(jìn)行研究并給出相應(yīng)處理方法。
關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;質(zhì)量控制;分析原因;處理方法
1 鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制
1.1 鉆孔方法的選擇
應(yīng)根據(jù)工程所在地的地質(zhì)條件,選擇適宜的鉆孔方法。根據(jù)以往的經(jīng)驗,認(rèn)為旋挖鉆不適宜用于有流砂層、卵(礫)石土層的地區(qū),因為旋挖鉆成孔速度快,一般每天進(jìn)尺可達(dá)幾米、幾十米,也就是說,有時每天可鉆成一根樁,再加上需要提升鉆頭、擾動大,這樣在孔壁上很難形成穩(wěn)定的泥漿皮,孔壁的穩(wěn)定性差,在混凝土灌注過程中容易從孔壁上掉下泥塊,形成夾泥。最好通過試鉆來決定是否采用旋挖鉆成孔,并積累經(jīng)驗。
1.2 鉆孔中的注意事項
1)護(hù)筒一定要埋設(shè)好,要有合適的長度和強(qiáng)度,護(hù)筒頂端要高出施工地面 0.3 m 以上;護(hù)筒一定要采用鋼板或鋼筋混凝土制作,決不能采用磚砌;護(hù)筒背面的空隙要用粘土夯填實,以保證施工中孔口不坍塌,保持孔內(nèi)泥漿面的高程。
2)鉆孔過程中,應(yīng)采用泥漿護(hù)壁,以防止孔壁坍塌。泥漿一般可用粘土制備,當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差時,可采用膨潤土泥漿,泥漿比重可控制在 1.05 ~1.3 之間。泥漿面稍低于護(hù)筒頂端,并在鉆孔中始終保持一定,當(dāng)泥漿面突然下降時,要及時分析原因,采取適當(dāng)措施。應(yīng)經(jīng)常對泥漿進(jìn)行檢測和試驗,不符合要求時,應(yīng)及時改正。
3)鉆孔應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,不得中斷,即中間停頓時間不能過長,以防坍孔。
4)鉆孔過程中,如發(fā)生故障,應(yīng)及時查明原因并予以處理。處理故障或因故停鉆時,必須將鉆頭提出孔外。
5)在交接班時以及每鉆進(jìn)一段時間,都應(yīng)將鉆頭提出孔外,對鋼絲繩及連接件進(jìn)行檢查,以防鉆進(jìn)中鉆頭掉入孔內(nèi)而造成事故。
6)對于有流砂層、淤泥質(zhì)土層等不良地質(zhì)條件的地方,宜用沖擊鉆成孔,并在鉆進(jìn)到這些不良地層時可向孔內(nèi)拋填粘土、粒徑較小的薄片石等,以增加土層孔壁的穩(wěn)定密實性,防止塌孔。
1.3 鉆孔檢查
1)鉆孔過程中,探孔器或其他儀器,對鉆孔直徑、深度、傾斜度應(yīng)滿足驗尺、規(guī)范要求。2)當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求,在清孔完畢、放置鋼筋籠之前,應(yīng)對樁長進(jìn)行檢查,注意測繩的準(zhǔn)確性,樁長應(yīng)滿足設(shè)計要求。3)鉆孔經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有缺陷,如直徑減小、孔內(nèi)有探頭石、傾斜度超標(biāo)等,應(yīng)采取適當(dāng)措施,予以整改。4)鉆孔偏差應(yīng)滿足驗標(biāo)、規(guī)范要求。
1.4 清孔
1)鉆孔達(dá)到圖紙規(guī)定的深度后,且成孔質(zhì)量符合要求,應(yīng)立即進(jìn)行清孔。2)清孔時,孔內(nèi)水位應(yīng)保持在護(hù)筒上口高度附近,以防止塌孔。3)灌注水下混凝土前,孔底沉渣厚度應(yīng)滿足驗標(biāo)、規(guī)范要求。4)清孔可根據(jù)現(xiàn)場實際條件選用換漿、抽漿、掏渣等方法。5)清孔后的泥漿指標(biāo),應(yīng)滿足驗標(biāo)、規(guī)范要求。6)嚴(yán)禁用超鉆代替清孔。
1.5 鋼筋籠
1)鋼筋籠主筋的型號和直徑、數(shù)量、間距、長度應(yīng)符合設(shè)計要求,并按規(guī)范要求進(jìn)行綁扎和焊接。2)儲存、運輸、吊放鋼筋籠過程中,應(yīng)防止其扭曲及變形。3)鋼筋籠分節(jié)吊裝、就地焊接時,上下節(jié)位置必須對準(zhǔn),軸線應(yīng)一致,保證符合焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。4)鋼筋籠應(yīng)垂直吊放入孔內(nèi),防止籠底部鋼筋碰撞孔壁而掉泥塊。5)鋼筋籠放入孔內(nèi)后,應(yīng)采取措施,牢固定位。6)鋼筋籠上應(yīng)事先安設(shè)控制鋼筋籠和孔壁凈距的混凝土間隔塊,或用適當(dāng)彎折的焊接的鋼筋,或用其他有效方法,以保證設(shè)計圖要求的鋼筋保護(hù)層得到滿足。
1.6 混凝土灌注
1)灌注混凝土前,應(yīng)再次檢測孔底沉渣厚度,如超標(biāo),應(yīng)再次清孔。
2)混凝土拌和物運至灌注地點時,應(yīng)按規(guī)定檢查和易性和坍落度,如不符合規(guī)定要求,應(yīng)再次進(jìn)行拌和,二次拌和后仍不符合要求時,不得使用。
3)灌注前,施工、監(jiān)理人員應(yīng)檢查混凝土備料情況、攪拌、運輸和灌注設(shè)備狀況,避免灌注過程中意外中斷;孔口最好用鋼板、木板等物品封閉起來,防止灌注過程中雜物掉入孔內(nèi),造成缺陷。
4)水下混凝土灌注應(yīng)用導(dǎo)管法。導(dǎo)管內(nèi)徑不小于 250 mm,灌注前,應(yīng)檢查導(dǎo)管接頭的密封性( 不漏水)和抗拉強(qiáng)度。
5)首批混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋入混凝土的深度不小于 1.0 mm,水下混凝土應(yīng)連續(xù)灌注,不得中斷。
6)在整個灌注過程中,導(dǎo)管埋入混凝土的深度不宜小于2.0 mm,也不得大于 6.0 mm。既要防止導(dǎo)管埋深過淺造成斷樁,又要防止導(dǎo)管埋深過大拔不動而導(dǎo)致質(zhì)量事故。
7)在灌注過程中,應(yīng)經(jīng)常測量孔內(nèi)混凝土面的位置,及時調(diào)整導(dǎo)管埋深。對灌注時間較長的樁,當(dāng)灌注到樁上半部時,為避免泥漿沉淀層的影響,可采用向孔內(nèi)沉淀層部分高壓注射稀泥漿或壓縮空氣的辦法,來沖散、稀釋沉淀層,以保證成樁質(zhì)量,防止夾泥、斷樁等事故的發(fā)生。
8)水下混凝土灌注頂面最后應(yīng)高出設(shè)計樁頂 0.5 m ~ 1.0 m以上,以便清除泥漿沉淀層,保證樁頂混凝土強(qiáng)度和灌注樁質(zhì)量。多余部分接樁或承臺施工前必須鑿除,樁頂應(yīng)為新鮮混凝土、無松散層等。
9)經(jīng)監(jiān)理工程師檢查同意簽證后,才可進(jìn)行水下混凝土灌注,在灌注過程中,監(jiān)理人員必須全過程旁站。
2 鉆孔灌注樁的質(zhì)量缺陷類型及形成原因
我國建設(shè)部于 2003 年發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 103-2003 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范。在本規(guī)范中,將基樁質(zhì)量(樁身完整性)分為4 類:Ⅰ類樁(優(yōu)良):樁身完整;Ⅱ類樁(合格):樁身有輕微缺陷,不會影響樁身結(jié)構(gòu)承載力的正常發(fā)揮;Ⅲ類樁(較差):樁身有明顯缺陷。對樁身結(jié)構(gòu)承載力有影響,需要通過設(shè)計人員驗算,來確定是否需要處理;Ⅳ類樁(報廢):樁身存在嚴(yán)重缺陷,必須進(jìn)行工程處理。
根據(jù)實踐中開挖樁的情況來看,樁的缺陷主要有縮頸、夾泥(砂)、空洞、蜂窩、混凝土離析(低強(qiáng)度)、斷裂、短樁等,而前五類可統(tǒng)稱為“縮頸”(截面削弱)類缺陷。
縮頸:主要是指實際成樁的截面積小于設(shè)計截面積,其缺陷部位可能被泥、砂侵蝕,也可能是混凝土離析、空洞、蜂窩等導(dǎo)致樁身混凝土強(qiáng)度降低?!翱s頸”類缺陷降低了樁的承載能力,影響樁的正常使用。
斷裂:是指在樁身某一部位,上下混凝土不連續(xù)。樁如果發(fā)生斷裂,則極大降低了樁的承載能力,就是不合格,不能再正常使用。
短樁:是指實際樁小于設(shè)計樁長。在實行施工監(jiān)理的工程中,此類現(xiàn)象一般不會發(fā)生。
下面分析一下縮頸、斷樁形成的原因:
1)清孔不徹底、樁底沉渣較厚,在混凝土澆筑過程中泥渣被夾埋了進(jìn)去。2)在水下混凝土澆筑過程中,孔壁不穩(wěn)定,有些孔壁上的泥塊掉了下去,或是在下鋼筋籠時,碰撞、刮蹭孔壁而掉泥塊,被混凝土所裹攜。3)水下混凝土和易性差,在灌注過程中,混凝土發(fā)生了離析。4)由于停電或?qū)Ч茉诨炷林新裆钸^大而拔不動或其他原因,水下混凝土灌注不連續(xù),間斷時間過長,導(dǎo)致斷樁。5)由于導(dǎo)管埋深計算錯誤或當(dāng)混凝土堵塞導(dǎo)管時,導(dǎo)管上拔過多,導(dǎo)致導(dǎo)管脫離混凝土面,泥漿進(jìn)入管內(nèi),造成斷樁。6)對長大樁來說,盡管施工單位在鉆孔、清孔、灌注過程中確實是嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行施工,但還是出現(xiàn)了缺陷樁。根據(jù)本人在工程中觀察、分析,認(rèn)為原因是:混凝土灌注時間較長,在灌注過程中,隨著混凝土面的上升,原已清孔達(dá)標(biāo)的泥漿中的顆粒逐漸沉淀,在混凝土上方形成了一個沉淀層,其密度和厚度隨著時間逐漸增大;由于沉淀層的存在,技術(shù)人員用測錘測量混凝土面的深度時,就很難下探到真正的混凝土面,造成導(dǎo)管在混凝土中埋深計算的失誤,再加上灌注到樁上半部分時,導(dǎo)管內(nèi)混凝土的壓力差也在逐漸減小,混凝土灌注進(jìn)展就不順利,有時還會出現(xiàn)堵管現(xiàn)象,因此,施工人員勢必多上下提動、搖晃導(dǎo)管,這樣,有時看似導(dǎo)管埋深符合要求,實際上可能管底已脫離混凝土層而進(jìn)入沉淀層。但由于沉淀層的密度較大且較厚,水進(jìn)不了導(dǎo)管內(nèi),現(xiàn)象不易發(fā)覺,從而造成夾泥斷樁;另外,在灌注過程中,由于此沉淀層的存在,混凝土的上升面有可能不會是一個平面,而是“凸”形達(dá)到一定程度而呈不穩(wěn)定狀態(tài),再加上導(dǎo)管的晃動就會向周圍坍塌,從而將沉淀泥層裹攜進(jìn)去,形成夾泥縮頸。7)當(dāng)某個樁剛剛灌注完混凝土,強(qiáng)度還未達(dá)到要求時,就緊接著用沖擊鉆施工其較近的孔,有可能將此樁擠斷,或用機(jī)械開挖基坑時,將樁碰斷、拉斷等。
最后,簡單地談一下對缺陷樁的處理:對于缺陷部位在樁上半部、離樁頂不遠(yuǎn),或處于地下水位以上時,在能夠保證人身安全的前提下,可以采用人工挖孔下去,對缺陷部位進(jìn)行鑿除、清洗、補(bǔ)灌混凝土來處理。在工程實踐中,對大多數(shù)缺陷按此方法進(jìn)行處理,并用動測法進(jìn)行了復(fù)測,證明新舊混凝土結(jié)合良好,能夠滿足使用要求。
對于缺陷部位較深或處于地下水位以下、無法人工開挖處理時,可采用高壓注漿補(bǔ)強(qiáng)處理,也可以采用下沉井護(hù)壁、進(jìn)行開挖處理。
補(bǔ)樁法:對于無法采用上述方法處理的缺陷樁,可提請設(shè)計部門,采取補(bǔ)樁法來處理,即:根據(jù)需要增加一個或多個樁,并用承臺連接共同受力。當(dāng)然,這種辦法處理起來費時、費力,投入也大。
3 結(jié)語
只要抓好鉆孔、清孔、水下混凝土拌和及混凝土灌注等關(guān)鍵工序,加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理,提高操作人員的責(zé)任意識和作業(yè)水平,嚴(yán)格按設(shè)計、規(guī)范、驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,做好事前和事中控制工作,泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁的工程質(zhì)量是完全可以保證的。