鉆孔灌注樁質(zhì)量通病的成因及其預(yù)防

【摘要】本文介紹了鉆孔灌注樁的質(zhì)量通病,并簡要闡明了其成因及相關(guān)控制措施。

【關(guān)鍵詞】：鉆孔灌注樁；質(zhì)量；原因；控制

Abstract: This article describes the quality defects of bored pile, and briefly elucidate the causes and control measures.

Keywords: bored piles; quality; reasons; control

引言

鉆孔灌注樁可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層對地基進(jìn)行加固處理,其對承載力的適應(yīng)范圍廣,施工機(jī)具簡單,且施工過程具有噪音低、對相鄰樓宇影響小、施工安全性好等諸多優(yōu)點,因而在地基加固工程中得到廣泛應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁的施工環(huán)節(jié)較多,技術(shù)要求高,工藝較復(fù)雜,需要在一個較短的時間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注,無法直觀的對質(zhì)量進(jìn)行控制,人為因素的影響較大,若稍有疏忽,很容易出現(xiàn)一些質(zhì)量病害,甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故,危及樁基工程的安全。

1、鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量通病

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候,以樁頂位置所受壓力最大,下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反,往往是上部混凝土的強(qiáng)度低,中下段混凝土的強(qiáng)度高,若不嚴(yán)格控制,容易出現(xiàn)樁上段強(qiáng)度達(dá)不到質(zhì)量要求的情況。除此之外,還容易出現(xiàn)縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質(zhì)量缺陷,造成樁基承載力的下降,影響到工程結(jié)構(gòu)的安全。

2、影響成樁質(zhì)量的原因分析

2.1影響樁身上部強(qiáng)度的原因分析

（1）按照施工規(guī)范的規(guī)定,鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥,但實際施工時,很難將淤泥徹底清除,在澆灌第一斗混凝土進(jìn)行封底施工時,孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的,先灌入的混凝土頂升于孔的上面,這樣就容易出現(xiàn)樁上段強(qiáng)度較低的現(xiàn)象。

（2）澆灌混凝土?xí)r,若導(dǎo)管插入混凝土之內(nèi)過深,澆注速度較快,則會在孔體

深部沉積較多的骨料,導(dǎo)致樁體上部強(qiáng)度較低的質(zhì)量問題。

（3）孔壁坍陷的主要原因是土質(zhì)松散，泥漿護(hù)壁不好，護(hù)筒周圍未用粘土緊密填封以及護(hù)筒內(nèi)水位不高。鉆孔速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。

（4）鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機(jī)安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致；地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。

（5）清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積，以至造成樁底沉渣量過多。

2.2影響其他樁身質(zhì)量的原因分析

（1）混凝土澆注施工中,若導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)過淺,成樁過程中混凝土的上升是攤鋪式的,泥漿、泥塊就容易混入混凝土中,進(jìn)而影響到樁身的質(zhì)量。若設(shè)計的樁身直徑過小,混凝土上翻時就會受到孔壁的限制,從而使樁體產(chǎn)生空洞、蜂窩缺陷。

（2）鉆孔灌注樁的承載力主要是樁周摩阻力,而樁周摩阻力與孔壁形狀和護(hù)壁質(zhì)量密切相關(guān)。在施工過程中,孔壁的形狀是由鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、鉆桿下降速度和土質(zhì)等因素決定的,泥漿性能愈好、高程越高,越能保護(hù)好護(hù)壁,其樁周摩阻力愈大。

（3）在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環(huán)至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中,施工環(huán)節(jié)多,時間長,會影響成樁質(zhì)量。

（4）混凝土在水下澆灌的過程中,其流動性、初凝時間、黏聚性能會變得更差,若稍有疏忽,很容易產(chǎn)生空洞、蜂窩、離析、夾泥甚至斷樁的質(zhì)量缺陷。

3、成樁質(zhì)量的控制

3.1樁上段強(qiáng)度的保證措施

為保證樁上段強(qiáng)度達(dá)到要求,應(yīng)從下述幾方面采取相應(yīng)的質(zhì)量保證措施：

（1）依據(jù)樁徑和樁底的濃度,正確確定出第一斗混凝土的體積。

（2）成樁質(zhì)量與樁身的澆注高度有關(guān),一般控制成樁高度高出設(shè)計樁頂標(biāo)高0.5～1.0m。

（3）導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)的長度應(yīng)適宜。

3.2樁身質(zhì)量的保證措施

（1）工程施工前,應(yīng)先做2個以上的試驗鉆孔,通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性和孔底沉淤等指標(biāo),用以核對所選設(shè)備、工藝方法是否符合技術(shù)要求。

（2）護(hù)壁用的泥漿應(yīng)滿足護(hù)壁要求,液面需高于地下水位0.5m以上,有條件時,以高于地下水位2m以上更好。施工過程中,應(yīng)經(jīng)常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標(biāo)。

（3）在混凝土灌注前的一段時間里,須保證孔壁的穩(wěn)定性,不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。

（4）吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔,不得有變形損壞。

（5）使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出。在混凝土灌注時，應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。在施工過程中，應(yīng)時刻監(jiān)控機(jī)械設(shè)備，確保機(jī)械運轉(zhuǎn)正常，避免機(jī)械事故的發(fā)生。

（6）鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確，并與孔口固定牢固。當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時，應(yīng)立即停止灌注混凝土，并準(zhǔn)確計算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土面的標(biāo)高，提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆注，上浮現(xiàn)象即可消失。

（7）成孔后，必須認(rèn)真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)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。灌注混凝土前認(rèn)真進(jìn)行孔徑測量，準(zhǔn)確算出全孔及首次混凝土灌注量。

3.3混凝土灌注施工的技術(shù)要點

因為水下混凝土施工的隱蔽性強(qiáng),很容易產(chǎn)生松散、離析、縮頸等混凝土質(zhì)量缺陷,所以必須著重控制水下混凝土的澆注質(zhì)量,包括選好原材料、做好配合比、改進(jìn)工機(jī)具、嚴(yán)格按操作規(guī)程施工等方面。

（1）完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時間要緊湊,不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當(dāng),澆灌量不得低于設(shè)計值,不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

（2）導(dǎo)管口距孔底要保持400mm左右的距離,旋轉(zhuǎn)時要精確測量,反復(fù)校核。當(dāng)球塞被壓出導(dǎo)管并灌下一定數(shù)量的混凝土后,應(yīng)將導(dǎo)管緩慢下降100～200mm,使灌注初期導(dǎo)管被混凝土埋入的深度盡可能加大,以保證底層的混凝土質(zhì)量。

（3）在灌注過程中,要嚴(yán)格把握施工進(jìn)度和時間,經(jīng)常地略微提升導(dǎo)管,以使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之間且不得<1m,每

間隔15～20min,要對混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進(jìn)行一次測量和校核。

（4）若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導(dǎo)管的現(xiàn)象,一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當(dāng),或者是因為導(dǎo)管漏水漏漿導(dǎo)致管內(nèi)混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成的,要分清原因有針對性地加以解決,切不要無控制地靠提管消除堵塞。

3.4樁身質(zhì)量的驗收

灌注樁質(zhì)量的檢驗內(nèi)容和方法應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定,通常檢測承載力采用樁荷試驗法,而檢驗樁身質(zhì)量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測進(jìn)行檢驗,抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%,若工程需要時,還可相應(yīng)增加檢驗數(shù)量直至逐根檢查。

4、結(jié)語

鉆孔灌注樁有許多優(yōu)點,但由于施工環(huán)節(jié)多,工藝復(fù)雜,成樁質(zhì)量有可能受到多種因素的干擾和制約,嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁身承載力的明顯降低,甚至造成重大質(zhì)量事故。為了確保成樁質(zhì)量和樁基工程的安全,必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測。

【參考文獻(xiàn)】

1、張忠亭,丁小學(xué) 鉆孔灌注樁設(shè)計與施工 中國建筑工業(yè)出版社 2007-2

2、樁基工程設(shè)計施工及檢測實用手冊 2006-6

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。