朱恩權(quán)

中鐵十五局集團(tuán)第三工程有限公司，四川 成都 610000

1 工程概況

該標(biāo)段路線起點(diǎn)位于資源縣中峰鄉(xiāng)官田村山前坡地，終點(diǎn)位于八坊村。該標(biāo)段主要橋梁有梁家大橋、于家田大橋、于家田資江大橋、廖家資江大橋。所有橋梁樁基均為端承樁，樁基施工時(shí)主要采用沖擊鉆鉆孔成樁方式。該標(biāo)段地層復(fù)雜，橋梁經(jīng)過范圍主要有火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大巖類和第四系松散堆積層，加里東期、震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、白堊系、第四系九套地層，硅化巖、花崗巖、砂巖、頁(yè)巖、泥巖、礫巖、灰?guī)r、碎裂巖、糜棱巖、斷層角礫、斷層泥、沖洪坡積碎石類土、砂類土、黏性土均有分布。

在施工廖家資江大橋樁基時(shí)，通過超聲波法進(jìn)行樁基檢測(cè)。Ⅰ類樁為樁身完整，可正常使用；Ⅱ類樁為樁身基本完整，有輕度缺陷，不影響正常使用。該橋梁共有72根樁基，檢測(cè)出Ⅰ類樁有60根，Ⅱ類樁12根（其中缺陷在樁底有10根；在樁身有2根）。根據(jù)業(yè)主相關(guān)規(guī)定，要參評(píng)優(yōu)質(zhì)工程，Ⅰ類樁應(yīng)占全橋樁基的90%以上。根據(jù)這一規(guī)定，Ⅱ類樁雖然不影響結(jié)構(gòu)使用功能，但會(huì)影響優(yōu)質(zhì)工程的評(píng)選。

文章針對(duì)樁底缺陷而造成的Ⅱ類樁進(jìn)行了分析，并找出了產(chǎn)生樁底缺陷的原因，總結(jié)了具體的改進(jìn)措施，確保不再因樁底缺陷而形成Ⅱ類樁。

2 沖擊鉆成樁施工流程

沖擊鉆鉆孔施工流程如下：場(chǎng)地平整→測(cè)量放樣→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔→一次清孔→安放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔除護(hù)筒。

3 原因分析

通過上述沖擊鉆孔樁的施工流程，結(jié)合樁基檢測(cè)報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、地質(zhì)情況及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，分析可能造成樁底缺陷的原因，具體內(nèi)容如下：（1）混凝土離析，造成樁底混凝土松散，導(dǎo)致樁底測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)聲速和波幅小于臨界值；（2）在樁基混凝土澆筑前，樁底沉渣過厚；（3）導(dǎo)管接頭損壞，泥漿混入混凝土內(nèi)，造成混凝土夾層，導(dǎo)致樁底出現(xiàn)缺陷；（4）灌樁前，樁基首盤混凝土計(jì)算錯(cuò)誤，封底混凝土不足，導(dǎo)致封底失敗。對(duì)于混凝土離析的情況，從混凝土拌和站觀察這10根樁基C30混凝土配合比的情況，以及混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度試驗(yàn)記錄表，如表1所示。

表1中10根樁基混凝土配合比及現(xiàn)場(chǎng)坍落度試驗(yàn)結(jié)果顯示，混凝土滿足設(shè)計(jì)要求，可以排除混凝土離析是導(dǎo)致樁底缺陷的因素。

表1 混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)記錄表

對(duì)于樁基混凝土澆筑前樁底沉渣過厚的情況，查閱樁基的清孔原始記錄，泥漿檢測(cè)記錄表如表2所示。

由表2可知，泥漿比重、黏度、含砂率、沉渣厚度在清孔后檢測(cè)時(shí)均在施工規(guī)范允許范圍內(nèi)。每根樁基清孔時(shí)間都較長(zhǎng)，但含砂率都屬于勉強(qiáng)接近橋涵施工規(guī)范中對(duì)含砂率的要求。結(jié)合樁檢報(bào)告中波形圖進(jìn)行分析，檢測(cè)后至灌樁前中粗沙因泥漿比重下降沉淀導(dǎo)致沉渣過厚，從而導(dǎo)致在樁底出現(xiàn)缺陷。

表2 泥漿檢測(cè)記錄表

導(dǎo)管接頭損壞，導(dǎo)致泥漿混入混凝土內(nèi)，造成混凝土夾層情況。在初次灌樁前，已對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行水密性試驗(yàn)及導(dǎo)管抗拉拔試驗(yàn)，結(jié)果均為合格。若導(dǎo)管接頭有問題，則混凝土夾層位置不可能只出現(xiàn)在樁基底部。根據(jù)以上依據(jù)，排除是因?yàn)閷?dǎo)管接頭損壞導(dǎo)致泥漿混入混凝土內(nèi)，造成混凝土夾層而出現(xiàn)的樁底缺陷。

灌樁前，樁基首盤混凝土計(jì)算錯(cuò)誤，封底混凝土不足，導(dǎo)致封底失敗情況。根據(jù)以下公式計(jì)算封底混凝土的最小值：

式中：V為灌注首批混凝需要數(shù)量，m3；D為樁基直徑，m；H1為孔底與導(dǎo)管底部距離，m；H2為導(dǎo)管初灌埋深，m；d為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h1為混凝土柱平衡導(dǎo)管外壓力所需高度。

樁徑為2m，導(dǎo)管直徑為0.3m，孔深18m，導(dǎo)管底與孔底的距離為0.3m，計(jì)算出首灌混凝土為6.24m3?；炷凉捃嚍?m3一車，且現(xiàn)場(chǎng)有2車以上才能開始進(jìn)行灌注?，F(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備的混凝土遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于首灌需要的最少混凝土量，因此排除因封底失敗造成的樁底混凝土缺陷。通過查看當(dāng)時(shí)施工的原始記錄，再進(jìn)行整理分析，最終初步確定造成這10根樁基樁底缺陷的原因是在樁基混凝土澆筑前，樁底沉渣過厚。

4 改進(jìn)措施

針對(duì)在樁基混凝土澆筑前樁底沉渣過厚而造成的樁基底部缺陷問題，文章提出了以下三種解決方法：

（1）清孔后泥漿的相對(duì)密度宜控制在1.03～1.10，對(duì)沖擊成孔樁可適當(dāng)提高，但不宜超過1.15；該標(biāo)段橋梁地層含砂較多，可適當(dāng)提高清孔后的泥漿比重，以減少沉渣厚度，在于家田大橋樁基施工中，清孔后的泥漿比重調(diào)整為1.13。（2）通過加入水、膨潤(rùn)土、纖維素（如CMC羧甲基纖維素）、堿等進(jìn)行泥漿制備，改善泥漿基本性能，該項(xiàng)目按照水87.4%、膨潤(rùn)土12%、堿0.5%、CMC羧甲基纖維素0.1%進(jìn)行配置。（3）通過縮短二次清孔后至灌樁前的間隔時(shí)間來減少沉渣厚度，并合理估計(jì)清孔時(shí)間，做好混凝土及吊車的調(diào)度工作，若間隔時(shí)間在30min以上，采用氣舉反循環(huán)方式將風(fēng)管安裝在導(dǎo)管位置，使沉渣懸浮，沉渣懸浮后10min內(nèi)進(jìn)行樁基灌注。

5 結(jié)束語(yǔ)

采用上述的三個(gè)改進(jìn)辦法后，在于家田大橋104根樁基施工中基本解決了灌樁前因樁底沉渣過厚而導(dǎo)致樁底缺陷造成的Ⅱ類樁問題。于家田大橋104根樁基經(jīng)樁檢后，Ⅰ類樁有96根、Ⅱ類樁有8根（缺陷位置均未在樁底）。通過加入水、膨潤(rùn)土、纖維素、堿等進(jìn)行泥漿制備，適當(dāng)提高清孔后泥漿比重及縮短二次清孔后至灌樁前的時(shí)間，能夠有效減少樁底沉渣厚度，解決因沉渣過厚導(dǎo)致的樁底缺陷問題，提高樁基成樁質(zhì)量，對(duì)出現(xiàn)類似問題的工程能夠起到一定的參考作用。