鉆孔灌注樁自問世以來,廣泛應用于工業(yè)建筑、高樓、水利水電及橋梁碼頭等工程建設中。同時,在這些工程實踐活動中,鉆孔灌注樁的設計理論和施工技術也在不斷發(fā)展完善,預防斷樁事故出現(xiàn)變的尤為重要。橋梁在使用階段的破壞很多來自基礎的破壞,而樁基礎的破壞很大一部分是由于斷樁引起的。對于誘發(fā)斷樁的因素,必須在施工初期就徹底清除其隱患,同時又必須準備相當?shù)膶Σ,預防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時采取補救措施。目前,鉆孔灌注樁應用十分廣泛,鉆孔灌注樁系地下隱蔽工程,影響其質量的因素較多,而且控制難度較大,若忽視就可能產生質量問題和事故,造成經(jīng)濟損失和工期延誤。
一、產生斷樁的原因分析
斷樁是指鉆孔灌注樁在灌注混凝土的過程中,泥漿或砂礫進入水泥混凝土,把灌注的混凝土隔開并形成上下兩段,造成混凝土變質或截面積受損,從而使樁不能滿足受力要求。斷樁是非常嚴重的質量事故。預防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時采取補救措施。下面介紹斷樁產生的幾種原因。
1.灌注時間長,表層混凝土失去流動性,形成硬蓋,而繼續(xù)灌注的混凝土頂破硬層上升,將混有泥漿砂礫的表層覆蓋包裹,是造成斷樁事故的最主要因素。
導管拆卸過程時間過長,起重吊裝設備的作業(yè)能力小,導管內壁不夠光滑,塌落度過大,碎石或卵石粒徑過大,沙子過粗或偏細,級配的細度膜數(shù)不好,拌和不均勻,混凝土產生離析現(xiàn)象,增大導管內混凝土下落阻力,而使混凝土在導管中下不去,造成卡管事故。首批已澆混凝土初凝,流動性降低,而續(xù)澆的混凝土沖破頂層上升,在混凝土中夾有泥渣土,形成斷樁。
2.樁身的截面強度不足引起的斷樁
在設計中忽略凍脹力對樁的破壞作用,尤其是對土層較厚入土較深的鋼筋長混凝土樁,只考慮樁身的整體凍拔而忽略了切向凍脹力與樁截面的強度關系,切向凍脹力大于樁截面的強度,將樁凍拔致斷。灌注時測深不準或計算錯誤將導管提升過高,以至導管底部脫離砼層。在施工中,水泥用量不足,混凝土配比不當不能滿足混凝土設計強度。鋼筋混凝土樁的鋼筋未經(jīng)力學實驗,品質低劣,鋼筋的焊接不夠規(guī)范達不到設計強度。
3.由于塌孔引起的斷樁
因為灌注施工的緊張連續(xù),忽略了水頭高度,由于護筒底口漏水,孔內水位降低,使孔內水位差減小,不能保持原有靜水壓力。在鉆孔過程中如發(fā)現(xiàn)井護筒內水(泥漿)位忽然上升溢出護筒,隨即驟降并冒出氣泡,出渣量顯著增加而不見進尺,鉆機負荷顯著增加,應懷疑是塌孔現(xiàn)象,可用測深儀探頭或測深錘探測,工地現(xiàn)場一般采用測深錘。若在混凝土灌注中,原停留在孔內的測深錘不能上拔或放入測深錘,測得的孔深與原孔深相差較大,可證實屬塌孔。
4.導管或導管底口進水引起的斷樁
導管的水密性、承壓、抗拉性能不好,隔水設施差,而導致導管滲水,首批混凝土儲備量不足,使導管底口進水。
5.接樁時沒有認真處理好多余的那部分樁頭從而引起的斷樁
混凝土澆筑近結束時,沒有考慮接樁時混凝土施工,接樁時處理不好或清理不好樁頭,導致樁頂混凝土達不到設計強度。
二、斷樁的預防措施
對于斷樁事故關鍵在于預防。灌注前要對各個作業(yè)環(huán)節(jié)和崗位進行認真檢查,制訂有效的預防措施。灌注中嚴格遵守操作規(guī)程,保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊,有條不紊;反復細心探測砼面,并用理論方法計算出砼面高度,比較后取砼面低的作為拆卸導管的標準;導管提升應勻速、平穩(wěn),慢慢起升;控制灌注時間在適當?shù)姆秶鷥。要保證設備的正常工作,并有備用設備;灌注前通知配電部門,保證灌注時供應用電;要注意天氣預報,合理安排灌注時間。
為此總結了以下幾點具體預防措施:
1.嚴密施工組織設計,在施工前把一切灌孔的設備工具都準備齊全,保證混凝土施工的連續(xù)性,盡量縮短澆筑時間
導管的分解長度應便于拆裝搬運,并小于導管提升設備的提升高度,中節(jié)一般為2m左右,下端可加長至4左右。導管內壁光滑、順直、無局部凸凹,事先在導管內擦抹潤滑液,各節(jié)內徑應大小一致,偏差不能過大,應嚴格控制撥導管、拆卸導管時間,拆卸導管時間不應大于20分鐘,能縮短盡量縮短時間,一旦開始灌注,決不能中途停止。為保證混凝土的流動性,嚴格控制塌落度,應保證在18~22cm之間,骨料盡可能選用卵石適宜粒徑為O.5~3.0cm,使最大粒徑不大于4.0cm,混凝土初凝時間不早于5h,如果必要,需加入一些外加劑如緩凝劑,以延長初凝時間。導管在混凝土中的埋置一般應小于2m,最少也不應小于1m,最大不應超過6m,埋深太大將不利于導管的提升,也給導管內混凝土的下降增加阻力,拔導管過猛容易將導管拉斷。另外,還會使導管在混凝土中埋深過小,易使泥漿涌人底口。
2.防止坍孔
在施工中,應有專人負責觀察施工水位,觀察護筒四周是否滲水,在水中鉆孔樁施工中,因河流汛期,注意測量河流水位,如發(fā)現(xiàn)水位差降低,應及時采取措施,保證孔內水頭高度,要注意不要讓孔口震動過大并盡量減輕孔附近重量。塌孔不嚴重時,采取改善泥漿性能、加高水頭后進行鉆孔:當護筒底口發(fā)生塌孔時應采取護筒跟進、下內護筒等辦法進行施工:當塌孔嚴重時,應盡快回填,采用粘土并加入適量的純堿和水泥,回填高度應高于坍孔處2—4m,待其固化后,提高泥漿比霞快速穿過該地層。
3.防止導管或底口進水,加強隔水設施
導管在灌注混凝土前應進行必要的水密承壓實驗和接頭抗拉實驗,嚴格檢查接頭是否嚴密,焊縫是否破裂,及時及早的進行修補。應計算好首批混凝土的用量。既滿足足夠的埋深,同時又要充滿導管,以保證混凝土施工連續(xù)性。
4.多余澆灌及接樁
為保證樁頂質量,在樁頂設計標高上應多灌一定高度,一般為O.5~lm,在初凝后終凝前挖除。但還應保留30cm以上,以待接樁或承臺施工前鑿除。接樁時,將多余部分混凝土鑿除后用清水沖洗干凈,然后方可接樁。
三.利用超聲檢測斷樁
利用超聲法對鉆孔灌注樁進行檢測,具有檢測精度高,結果直觀可靠,可以較詳細查明樁身內部缺陷的性質、深度位置、范圍大小及嚴重程度等優(yōu)勢,為控制鉆孔灌注樁樁身完整性質量提供了一種有效的檢測方法。通過實例證明超聲波檢測法能準確判斷出樁身缺陷的位置,并能對缺陷嚴重程度做出定量分析,是檢測灌注樁樁身質量的一種較好方法。
橋梁基礎鉆孔灌注樁質量事故引發(fā)的后果相當嚴重,因此制定科學的施工方案,排除一切可能產生斷樁的不利因素,保證施工安全十分重要。只有嚴格按照規(guī)范、規(guī)程操作,加強監(jiān)督檢測,才能避免質量事故或把質量事故降低到最小限度。對已出現(xiàn)問題的樁基、斷樁查找原因分析準確后,應掌握詳盡而準確的現(xiàn)場資料,及時組織專家會診,制定安全可靠而又經(jīng)濟的處理方案。嚴把鋼筋材料的進料關,嚴格焊接工藝要求,嚴格按照科學的操作規(guī)程施工,斷樁因素是可以預防的。