方形樁基礎(chǔ)砼施工缺陷處理

劉超

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通建設(shè)的飛躍推進(jìn)，現(xiàn)在高速公路建設(shè)基本上進(jìn)入欠發(fā)達(dá)的山林地區(qū)，且以山區(qū)橋梁居多，在橋梁樁基礎(chǔ)砼施工中由于各種偶然因素難免會(huì)發(fā)生樁基砼缺陷事故，特別是對(duì)于方形樁基滲水量超出采取干樁澆筑要求的滲水量時(shí)稍有不慎就會(huì)發(fā)生砼缺陷，為解決其缺陷須對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)救處理，經(jīng)優(yōu)化比選采用鉆心灌壓水泥漿的方案。同時(shí)闡述了對(duì)方形樁基砼澆筑最可靠的澆筑方式。

【關(guān)鍵詞】方形樁基 砼缺陷處理 施工

1 工程概況

（1）出現(xiàn)缺陷的橋梁名稱為李花溝右線大橋，其為廣元至南充間蒼溪縣境內(nèi)的一座大橋，公路等級(jí)為高速公路，大橋跨越李花溝溝谷，全長(zhǎng)364米，上部結(jié)構(gòu)為十二跨預(yù)應(yīng)力砼T梁，跨徑設(shè)計(jì)為12×30m，該樁基尺寸為2.2×1.5×23m的方樁和兩面按80：1放坡另兩面不放坡的實(shí)心墩墩柱。根據(jù)總體施工組織設(shè)計(jì)，本樁基施工采用為人工挖孔，干樁砼澆筑的施工方法；但其實(shí)際施工過程中，因地下水豐富且有成股流水射出，為保證砼澆筑質(zhì)量因而采用水下砼澆筑的方式進(jìn)行施工。在該孔砼施工過程中由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員操作失誤及方案的不合理選擇而造成該樁：至樁頂10.0～10.9m、樁底50cm范圍砼離析，無法滿足使用要求，因而該樁需要進(jìn)行鉆孔、清渣、壓漿處理合格后才能使用，故編制該處理方案。

（2）該缺陷樁處地質(zhì)情況為：上覆粉質(zhì)粘土厚約4m，下伏中風(fēng)化細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖互層。設(shè)計(jì)為雙柱式變截面實(shí)心方墩，樁基礎(chǔ)為端承（挖孔）樁，樁基崁入中風(fēng)化層深度不小于3倍孔徑。

（3）本樁基成品檢測(cè)情況。在5-2#樁基達(dá)到檢測(cè)時(shí)間時(shí)，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，對(duì)樁基進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)樁基在距樁底0.5米和距樁頂10～10.9米范圍內(nèi)有缺陷，檢測(cè)的兩個(gè)斷面信號(hào)較差，存在缺陷。經(jīng)過分析估計(jì)：1）樁基在澆筑砼時(shí)拆除導(dǎo)管過程中可能由于導(dǎo)管拔出過多造成了砼離析而斷樁（如圖1）。2）由于本樁基為方樁，其有雙層鋼筋，四角有倒角鋼筋，而在砼澆筑前一天清孔完成，在澆筑砼時(shí)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的沁水孔內(nèi)積水深度達(dá)5m多，在砼澆筑封底時(shí)，可能由于內(nèi)層和倒角鋼筋阻力過大等原因，可能造成只有四角檢測(cè)管部分和周邊部分砼存在離析現(xiàn)象，而中間一定半徑范圍內(nèi)砼結(jié)構(gòu)密實(shí)，不存在質(zhì)量問題。而其它方樁是在清孔完成后即安裝導(dǎo)管按水下砼方法及時(shí)進(jìn)行砼澆筑，孔內(nèi)積水不高、且配與人工振搗，因而未發(fā)生此類事故。

圖1 樁基缺陷立面示意圖

（4）樁基質(zhì)量缺陷補(bǔ)強(qiáng)方案確定。為盡快處理質(zhì)量缺陷樁基，本項(xiàng)目組織相關(guān)人員召開了5-2#樁基質(zhì)量缺陷補(bǔ)強(qiáng)方案會(huì)議，會(huì)議上經(jīng)過多方人員研究討論，確定選擇的方案為：在缺陷樁基上鉆一定數(shù)量的芯孔，進(jìn)行壓漿補(bǔ)強(qiáng)，即所謂的“鉆芯壓漿法”，但其最終能否達(dá)到預(yù)期效果，具有一定的不確定因素，相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)較大。但從工期、成本、安全等角度出發(fā)，會(huì)議最終決定采用鉆芯壓漿處理方案對(duì)樁基缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。先處理上部分缺陷，合格后再處理樁底部分缺陷。

2 方案概述

鉆芯壓漿法是處理樁基缺陷的一個(gè)重要方法，其主要施工步驟依次為：鉆孔布設(shè)、樁基鉆芯、孔內(nèi)與缺陷區(qū)位的貫通沖洗和雜物清理、孔中壓漿、處理后復(fù)檢共5個(gè)步驟。

該缺陷樁基屬于李花溝大橋右線上5-2#墩，樁基砼澆筑采用水下砼澆筑工藝進(jìn)行，由于在施工中發(fā)生意外，經(jīng)檢測(cè)不能滿足使用要求因而須作補(bǔ)救處理；處理方式為：采用砼鉆孔機(jī)，選用ф70mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔，平面布置5個(gè)孔，分別為：樁中心一個(gè)，四角檢測(cè)管附近各一個(gè)，同時(shí)探測(cè)以孔心為中心范圍的砼情況；先處理樁上部缺陷至檢測(cè)合格后再處理樁底部之缺陷；在鉆孔完成后先用風(fēng)管或高壓水管將離析松散層及水清除干凈后采用壓漿機(jī)向樁內(nèi)壓漿。

3 主要工序描述

3.1施工準(zhǔn)備

當(dāng)根據(jù)初步檢測(cè)報(bào)告確定樁基缺陷屬實(shí)后，及時(shí)準(zhǔn)備鉆機(jī)、壓漿機(jī)、空壓機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備、材料入場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁位情況先將樁基預(yù)留鋼筋偏向一側(cè)捆綁，搭設(shè)鉆孔平臺(tái)（要求平臺(tái)剛度足夠），安裝水管、電力至現(xiàn)場(chǎng)。在具備鉆孔條件后及時(shí)進(jìn)行鉆孔。主要機(jī)械設(shè)備。（表1）

表1 機(jī)器設(shè)備

序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)量 備注

1 支架式潛孔鉆機(jī) 臺(tái) 1

2 壓漿機(jī) 臺(tái) 3

3 20m3空壓機(jī) 臺(tái) 1

4 高壓管 m 70

5 拌漿機(jī) 臺(tái) 1

6 儲(chǔ)漿罐 個(gè) 1

（1）鉆孔布設(shè)：鉆孔布置形式及其數(shù)量，均需要根據(jù)樁基缺陷區(qū)的具體情況而定，不可盲目布置，否則，可能增大補(bǔ)強(qiáng)成本或?qū)е卵a(bǔ)強(qiáng)效果達(dá)不到要求和目的，甚至補(bǔ)強(qiáng)無效，造成樁基報(bào)廢。本橋根據(jù)超聲波對(duì)5-2#樁基的檢測(cè)結(jié)果，針對(duì)實(shí)際情況在鉆孔布置方面，為盡量顧及到整個(gè)缺陷區(qū)，采用如圖的布孔方式，即在樁基范圍內(nèi)布置鉆孔數(shù)量5個(gè)（如圖2），分別為樁基中心一個(gè)，在角點(diǎn)30cm 范圍（靠近檢測(cè)管）內(nèi)布置4個(gè)，其中布置在樁中心的鉆孔1作為主要的進(jìn)氣孔及壓漿孔，首先也作為檢測(cè)樁基中心部位砼整體性的孔道。

圖2

（2）鉆機(jī)選則：根據(jù)樁基尺寸及鉆孔深度，鉆機(jī)選用支架式潛孔鉆機(jī)，鉆徑70毫米，鉆機(jī)安裝好后依次對(duì)所布置孔位進(jìn)行鉆芯并取樣。鉆孔時(shí)，其鉆孔深度需達(dá)到缺陷段下至少0.3米，即鉆孔深度至少應(yīng)達(dá)到10.3米和21.5m。

3.2鉆孔施工

在準(zhǔn)備工作完成后及時(shí)進(jìn)行鉆孔，每次取出的芯樣須用專用盒依次放存，并作好記錄，要求取樣真實(shí)、準(zhǔn)確，先鉆樁中心的孔，再鉆四角上的孔，在所有的孔鉆完后進(jìn)行清渣；當(dāng)樁中心的孔鉆至檢測(cè)報(bào)告所述的深度以后，砼芯樣均一致時(shí)，說明砼有可能就只有四角檢測(cè)管的范圍離析，出現(xiàn)此情況后應(yīng)及時(shí)上報(bào)片區(qū)及項(xiàng)目部相關(guān)部門，以便重新確定處理方案，禁止擅自處理。

鉆孔時(shí)應(yīng)先鉆至最上層缺陷層即停止繼續(xù)往下鉆，在最上層處理合格后再進(jìn)行下層鉆孔處理，禁止所有不合格層同時(shí)以相同的鉆孔處理。

3.3清孔排渣

當(dāng)各孔鉆芯均已穿過樁基缺陷區(qū)并達(dá)到要求深度后，需立即對(duì)所鉆的孔進(jìn)行殘?jiān)謇恚瑫r(shí)將所有存在缺陷的芯孔進(jìn)行貫通，以保證下道工序——注漿工作的質(zhì)量。所鉆芯孔共計(jì)5個(gè)，清孔前首先需將所有鉆孔內(nèi)灌滿清水，再利用樁中心鉆孔1作為進(jìn)氣孔（當(dāng)孔1砼無缺陷無法與其它孔連通時(shí)，須在其它4個(gè)孔中任意選擇一個(gè)即可），另四個(gè)孔用木塞封閉三個(gè)，留下一個(gè)作為排氣孔。采用20m3的空壓機(jī)作為進(jìn)氣動(dòng)力，將由連接在空壓機(jī)上的進(jìn)氣管從中間鉆芯孔插入孔底，開動(dòng)空壓機(jī)，在空壓機(jī)的強(qiáng)大氣壓（4～5MPa）下，可將進(jìn)氣孔及出氣孔在樁基缺陷區(qū)貫通，同時(shí)芯孔內(nèi)芯渣及其它雜物會(huì)隨氣流及清水通過出氣孔壓出孔外。當(dāng)出氣孔有水及淤渣溢出，則認(rèn)為缺陷區(qū)已打通，當(dāng)淤渣等清理干凈直至清水后，封閉此孔，并打開相鄰鉆孔重復(fù)以上操作，直至全部芯孔貫通（如圖3）。在此操作過程中，應(yīng)注意及時(shí)向鉆孔內(nèi)加水，以保持鉆孔內(nèi)水頭高度，保證清孔工作的連續(xù)性。當(dāng)四個(gè)孔均清洗完成后，再將四個(gè)孔同時(shí)打開再清理一次，確無雜物溢出后停止向孔內(nèi)加水，并繼續(xù)向孔內(nèi)送氣，盡可能地排凈孔內(nèi)的水。

圖3

3.4孔道壓漿

當(dāng)各孔道貫通并清理干凈后，可馬上進(jìn)行壓漿工作，壓漿是樁基補(bǔ)強(qiáng)的最后一道工序，也是補(bǔ)強(qiáng)成功與否的關(guān)鍵之一，需謹(jǐn)慎對(duì)待。壓漿前需將孔內(nèi)積水用空壓機(jī)盡量清理干凈。壓漿采用UB3壓漿泵，由于5-2#樁基缺陷區(qū)較大（上層約1.98m3、下層約1.65m3），為了能及時(shí)盡快的將樁基缺陷區(qū)壓漿密實(shí)，保證在最開始所壓漿初凝前將缺陷區(qū)及所有孔道壓完，壓漿前準(zhǔn)備了三套UB3壓漿泵，以便同時(shí)大量壓漿（圖4）。壓漿時(shí)，將一臺(tái)壓漿機(jī)壓漿管從樁中心鉆孔1插入至所鉆孔底0.4米處。另一根壓漿管在余下的4個(gè)芯孔中任選用二個(gè)對(duì)角上的孔（如2#孔、4#孔），同樣插入距孔底0.4米處深度。同時(shí)在剩余的2個(gè)壓漿孔中用木塞封閉1個(gè)，留下一個(gè)如鉆孔3#作為出漿孔。

圖4

水泥漿采用0.38（R42.5水泥）的水灰比，利用專用水泥拌漿機(jī)拌制水泥漿。當(dāng)以上工作準(zhǔn)備完后，同時(shí)開啟三臺(tái)壓漿泵進(jìn)行壓漿，當(dāng)壓漿到一定程度后，孔底及缺陷區(qū)余留清水在水泥漿的壓力下將從出漿孔溢出，直至冒出濃漿。出漿孔水泥漿濃度與拌制水泥漿濃度一致時(shí)，用木塞封閉出漿孔，同時(shí)打開另一鉆孔孔口木塞，重復(fù)以上壓漿工作，直至逐一壓完最后一個(gè)孔。用麻絮填塞進(jìn)漿管與鉆孔之間的縫隙，防止水泥漿從進(jìn)漿口冒出，同時(shí)用木塞封閉所有出漿孔，進(jìn)行間斷壓漿，保持水泥漿壓力在0.5～1.0MPa，并持續(xù)5～10分鐘，以增加壓漿密實(shí)度。此孔壓漿結(jié)束后用木塞封閉孔口，在壓漿過程中，為盡量將缺陷區(qū)壓漿密實(shí)，不出現(xiàn)遺漏情況，應(yīng)在缺陷區(qū)內(nèi)對(duì)壓漿頭進(jìn)行均勻的旋轉(zhuǎn)、提升及下降操作。壓漿管頭采用直徑5厘米的鋼管進(jìn)行加工而成，其端頭彎曲成90度，同時(shí)在距端部20厘米范圍內(nèi)布置一定數(shù)量的直徑5毫米左右的眼孔，以盡量保證壓漿在缺陷區(qū)各部位的均勻性。

3.5補(bǔ)強(qiáng)樁基檢驗(yàn)

當(dāng)水泥漿強(qiáng)度達(dá)到可用超聲波再次檢查規(guī)定要求后，繼續(xù)通知相關(guān)樁基檢測(cè)單位檢測(cè)，樁基補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量合格后，證明樁基補(bǔ)強(qiáng)成功，繼續(xù)進(jìn)行下一層的處理。

4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)與建議

經(jīng)過本次缺陷得出以下教訓(xùn)與建議：（1）在以后的水下樁基砼澆筑過程中需嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格值班制度，發(fā)生事故禁止操作人員擅自處理；并且將質(zhì)量管理不得流于形式，加強(qiáng)操作及技術(shù)管理人員的責(zé)任意識(shí)，提高其技術(shù)水平。（2）對(duì)于挖孔樁沁水有成股流出的，須先用木塞輔以相關(guān)材料進(jìn)行堵塞，對(duì)于方樁沁水過大、砼澆筑采用水下砼澆筑工藝時(shí)，須抽去孔內(nèi)水后再按水下砼的工藝進(jìn)行澆筑，且須配合人工采用插入式振動(dòng)棒每當(dāng)砼上升50cm左右時(shí)振搗一次；（3）在砼澆至快結(jié)束的最后3～4m范圍內(nèi)時(shí)，須用水泵抽出上層積水后再配合人工采用插入式振動(dòng)棒振搗至砼澆筑完成。（4）在澆筑過程中可根據(jù)情況及時(shí)用污水泵抽去翻在砼面上的水。