某大橋鉆孔灌注樁斷樁成因分析與處理

藺志敏

鶴壁市市區(qū)公路局

1、工程概況

    省道S219線浚浚縣縣城至浚延界段與新范線相接，是浚縣、內(nèi)黃兩大縣城通往新鄉(xiāng)，鄭州的交通要道之一，交通量大、任務(wù)繁重。YK24+657.0衛(wèi)河大橋是其重要工程部分之一,全橋位于直線上，孔跨布置為5m×30m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土工字形組合梁，橋墩采用三匱樁式排墩。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，柱直徑為l50cm，鉆孔樁直徑為200cm，120cm，橋臺為肋板埋置式橋臺。大橋#l橋墩右樁即屬于摩擦樁，C20混凝土。地質(zhì)狀況由上及下分別分別為：亞粘土(0-10.4m)、中一細砂(平均能13m厚)、亞粘土，適應(yīng)于鉆孔灌注。

2、事故過程

    由于該線交通運輸繁忙且本橋施工場地位置特殊，其兩端通道經(jīng)常發(fā)生堵車現(xiàn)象。#1橋墩右樁(即YK24+6 16.62處)在澆注完成20m后發(fā)生嚴重堵車現(xiàn)像，后續(xù)混凝土攪拌車被堵。后經(jīng)保通人員疏導(dǎo)運至現(xiàn)場，但水下已灌注的混凝土已有部分初凝，且灌注時又發(fā)生卡管現(xiàn)象，待提升撥出導(dǎo)管時已最終造成本樁斷樁事故，此時尚有l7m深未灌注。事故經(jīng)與設(shè)計部門結(jié)合，設(shè)計部門作出變更，采用如圖l(見YK24+657.0衛(wèi)河大橋樁基礎(chǔ)變更構(gòu)造圖，本圖為第二次變更時)所示的在本樁0號(原斷樁位)位置左、右各幫上一直徑為150cm、長25m的#1、#2樁處理，且原0號樁位必須用素混凝土填實。施工單位得到三更設(shè)計后在施工過程中又擅自變更，將0號位置用素土填實，企圖敷衍了事。監(jiān)理人員主現(xiàn)后予以制止，后經(jīng)業(yè)主與設(shè)計部門再次聯(lián)系，提出如圖2(見YK24+657.0衛(wèi)河大橋樁基礎(chǔ)變更構(gòu)造圖)所示的變更設(shè)計，由于原樁0號位未按設(shè)計部門要求用素混凝土回填，因此除# 1、#2樁外再加上#3樁進行處理，原立柱位置不變，施工單位按圖認真施工，取得了良好的效果。

圖1樁基礎(chǔ)變更構(gòu)造圖

圖2變更承臺配筋圖

3、灌注樁重點

    灌樁如按照國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范施工并不存在什么困難，然而施工質(zhì)量往往難以達到要求。如果施工單位在施工中能對薄弱的環(huán)節(jié)予以重視，克服麻痹思想，科學(xué)管理、精心施工。下面就灌樁中的泥漿、清孔和灌注混凝土等幾大工作重點作一些剖析：

    (1)泥漿。目前樁基施工隊伍絕大多數(shù)缺乏對泥漿質(zhì)量泥漿管理的重視，泥漿質(zhì)量差，造成的后果有：

    ①稠度小形不成護壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脫落，導(dǎo)致孔壁穩(wěn)定性差，在砂性土層中易于塌壁，在流塑狀粘土層中則易于縮孔。②泥漿稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮質(zhì)量差、厚度大，大大降低樁的側(cè)摩阻力。③稠漿在鋼筋籠鋼筋下沉積粘附，導(dǎo)致鋼筋與混凝土握裹力降低。泥漿比重過大，使得混凝土水下港灌注阻力增大，降低了混凝土的流動半徑，使混凝土骨料大部分堆積在樁芯部位，而鋼筋籠外幾乎無骨料，不僅樁身質(zhì)量不好而且樁的側(cè)摩阻力也難以發(fā)揮。有的工程計算承載力為14000kN以上，而靜載試驗不到5000kN就破壞，其中就有泥漿的影響。在空氣中坍落度為2lcm、擴散直徑為38cm的混凝土，在水中坍落度下降為l6．5cm、擴散直徑為30．5cm，而在比重為l：2的泥漿中，坍落度則為l4cm，擴散直徑只有27cm。因此，對泥漿質(zhì)量的管理決不是個小問題，監(jiān)理一定要嚴格要求施工單位按規(guī)范要求嚴格控制。

    (2)清孔。沉渣的清除采用反循環(huán)成孔工藝能達到較好的效果，速度能達到2～3m／S，是正循環(huán)的40倍以上，故攜渣能力強。為此，可采用正循環(huán)成孔，反循環(huán)清孔的工藝，關(guān)鍵是控制好孔內(nèi)泥漿而的落降，落降快、落差大則易塌孔，因此補漿要跟上，而且抽渣時間要短。實踐證明，應(yīng)用得當(dāng)，樁的承載力能大幅度提高。灌注前抽吸2min左右，一方而抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用導(dǎo)致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時間內(nèi)不會沉淀。此時灌注混凝土，混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺除最后殘余的部分沉渣與沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。

    (3)灌注混凝土。灌注混凝土是最后一道也是最關(guān)鍵的一道工序，首先必須嚴格按設(shè)計強度配制混凝土，許多施工單位都是現(xiàn)場攪拌混凝土，其常見問題有：

    ①混凝土材料本身問題。應(yīng)加強現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督，決不能輕易相信試塊的試驗結(jié)果。

    ②施工工藝問題。在保證混凝土質(zhì)量合格的前提下，導(dǎo)管法水下灌注混凝土質(zhì)量難以控制的主要原因有：a．不能像上部結(jié)構(gòu)施工那樣逐層振搗。b．由于導(dǎo)管埋在泥漿和混凝±中，因此，要克服很大的灌入阻力且保證混凝土樁身質(zhì)量，必須有相當(dāng)大的沖擊力，沖擊力越大，完成每一斗混凝土灌注的時間越短，混凝土樁身就越均勻。僅靠靜力平衡產(chǎn)生的超壓力緩慢流淌，是易造成混凝土粗骨料在樁芯堆積，樁身不勻的主要原因，別外還有以下缺點：

    a．在向大斗投料過程中，混凝土的絕大多數(shù)勢能在撞擊大斗壁的碰撞中損耗掉，混凝土料落人導(dǎo)管中不連續(xù)，形不成較大的沖擊能量，使混凝土沒有足夠的力量向四周濟壓、擴散，樁的摩阻力嚴重降低。此外，還容易使樁身不均勻。b．混凝土料絕大多數(shù)要經(jīng)過反彈再落人導(dǎo)管，容易造成混凝土離析和堵管。c．吊臂上下移動速度慢，產(chǎn)生不了大的加速度。由于不能將隔漿層水平頂升，在錐形斷面塌落時又容易裹人泥漿，造成夾泥芯。d．由于導(dǎo)管上下移動次數(shù)過于頻繁，使得泥漿不斷沿導(dǎo)管壁滲入混凝土中，影響樁身混凝土質(zhì)量。

    鑒于以上缺點，應(yīng)倡導(dǎo)施工單位使用大體積混凝土沖擊灌注法，如初斗混凝土灌注一樣，在大斗中積蓄夠2～3方混凝土量，出料口直接插入導(dǎo)管，然后打開活門一次連續(xù)沖擊下去。這樣的優(yōu)點是：

    a．功能大，沖擊力強。b．首斗混凝土灌注沖力大，沉渣、沉淤被濺開，樁端與持力層能較好地結(jié)合，確保了端承力的發(fā)揮。c．灌注時間短，樁身段骨料分布均勻，樁身段強度能得保證。

    大體積混凝土沖擊灌入法雖然有很大的好處，但同時應(yīng)注意以下幾點細節(jié)：

    a．必須注意排氣技術(shù)，防止形成氣堵，使混凝土料灌不下去。應(yīng)改為插入式聯(lián)接方式，大斗出料口外徑比導(dǎo)管內(nèi)徑小2～3cm。另外，還要在出料口活門的下方焊上比導(dǎo)管外徑大2～3cm的法蘭盤。b．混凝土料最好通過網(wǎng)篩進入料斗，防止夾雜大直徑塊石、水泥塊等造成卡管。c．混凝土的和易性要好，如混凝土離析，則容易在料斗下部和出料口處形成堆積，導(dǎo)致出料困難．同時也容易堵塞導(dǎo)管。d．混凝土灌注時，吊車司機的配合也至關(guān)重要。當(dāng)打開活門混凝土料下落時，必須隨混凝土料的下落不斷向上提動導(dǎo)管，提動量要小，注意掌握時機。實踐證明，有經(jīng)驗的吊車司機對縮短混凝土的灌注時間，防止卡管、堵管事故，起相當(dāng)大的作用。e．當(dāng)混凝土灌注到樁頂部位時，為了保持足夠的沖力，必須注意導(dǎo)管要留有一定的長度，一般為locm左右，灌注時及時上撥，保證高度產(chǎn)生沖擊力，保證樁頭部分的質(zhì)量。f．加強大斗和導(dǎo)管的保養(yǎng)，內(nèi)壁光滑可大大減小摩擦阻力，同時也減少堵管的發(fā)生率。

4、結(jié)語

    本樁按第二次設(shè)計變更認真施工后，經(jīng)河南省建筑工程質(zhì)量檢驗檢測中心使用NM一38非金屬超聲檢測分析儀檢測，Ⅰ類樁占86．7％，Ⅱ類占l3．3％，全部合格。

    綜上所述可知，良好的材料、成熟先進的施工工藝是灌注樁質(zhì)量的前提條件。同時，施工單位責(zé)任心強，認真執(zhí)行規(guī)范、設(shè)計、合同等文件，精心施工也是工程質(zhì)量的重要保證，只有這樣了能優(yōu)質(zhì)高效地完成各項工程，從而提高社會經(jīng)濟效益，加快我國交通事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041--2000)

[2]灌注樁檢測與處理張宏．北京：人民交通出版社，2001

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)