桩基灌注质量控制要点及事故处理

2010-08-15邢富强

科技传播 2010年11期

程波，邢富强

中交第四公路工程局有限公司，北京 100123

0 引言

桩基施工属于隐蔽工程，在施工中会出现很多意想不到的问题，特别是桩基的灌注，若稍有不慎或控制不严，就会发生质量事故，小到桩身局部离析，大到断桩报废，所以必须高度重视桩基灌注质量，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进展。本文结合山区公路特点及对桩基施工经验，浅谈桥梁桩基施工质量控制要点及质量事故的原因分析、预防和处理。

1 工程特点

本工程地处大巴山北麓，地貌属于剥蚀中山及低中山地貌、水系发育，路线主要沿河沟布设。桩基地质结构主要为：亚粘土、碎石土、卵石土，下伏基岩主要为绢云母石英片岩、千枚岩、片岩、灰岩，构筑物基础主要以嵌岩桩为主。因所处项目施工便道狭窄，山高沟深，无施工大电，为节约成本，除河道桩基采用钻孔灌注桩外，其余均采用人工挖孔桩，灌注方法采用水灌和干灌两种。

2 质量控制要点

2.1 桩基混凝土配合比

在施工前选取料场对原材料进行检测合格后，分人工挖孔桩和钻孔桩进行配合比设计。一般情况下，钻孔桩水下混凝土的坍落度比人工挖孔桩混凝土坍落度要大，但无论何种混凝土都应满足施工工艺的具体要求，如混凝土坍落度、初凝时间、终凝时间等，其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。

2.2 灌注的方法选择

钻孔灌注桩无疑采用水下灌注砼方案。

挖孔桩砼灌注前应仔细对孔底进行检查，检查孔底有无积水和沉渣。一般情况下，沉渣较容易清除，但由于地下水位比较高时，积水就难清尽，鉴于此一般有两种处理方法：

一是地下水量较少时，混凝土灌注首先应将孔内积水吸干净，避免孔底混凝土由于积水而使混凝土局部水灰比增大而出现混凝土强度偏低，严重时会造成混凝土离析。另外灌注过程中，应严格控制混凝土振捣高度，保证混凝土振捣充分避免漏振和过振，最后随着桩基混凝土的不断上升，及孔壁水的渗入，桩基表面砼由于振捣而产生的浮浆不断增加，这时应用浆桶将表面的浮浆挖出倒掉，特别是接近桩顶更是如此，也避免由于混凝土配合比失真而造成桩顶出现低强度区。

二是地下水量较大时，即一般孔内渗水量大于6mm/min时的情况下采用水下混凝土灌注方案。灌注前必须对孔底进行检查，用高扬程潜水泵抽干水进行二次清孔，确保孔底无松渣等扰动，然后可向孔内注入清水采用水下砼灌注方案。

2.3 灌注前的准备及过程控制

在灌注砼前，做好各项准备工作，检查施工便道是否通畅，砼运输车卸料平台是否可靠，吊车和砼运输车的位置是否有利于桩基灌注，特别是雨季施工，应充分考虑环境因素的影响，准备好各种防雷雨措施的工具。

水下砼灌注之前必须对桩孔进行严格的检查，确保桩底无沉渣；灌注时导管必须做密封试验，特别清水桩对导管的密封性要求更严，安装导管时必须套好密封圈并用导管扳手上紧，确保严密不漏水。

导管口距孔底要保持400mm 左右的距离,安装时要精确测量，反复校核。当隔水栓提起灌下一定数量的混凝土后,应将导管缓慢下降100～200mm，使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽可能加大，以保证底层的混凝土质量。

在灌注过程中,要严格把握施工进度和时间,经常地略微提升导管,以使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在2～6m之间，极限时不得< 1m ,每间隔15～20min，要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象，一般是由于材料规格或配合比选取不当，或者是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成的,要分清原因有针对性地加以解决,切不要无控制地靠提管消除堵塞。

3 水下砼灌注质量事故预防及处理

3.1 导管堵塞

灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管；快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。灌注混凝土应匀速向导管料斗内放料，如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出，也可导致堵管，若管内空气从导管底端排出，可能带动导管拔出混凝土面。混凝土的质量也是堵塞导管的主要原因，混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差，导致堵管。导管使用后应及时冲洗，保证导管内壁干净光滑。如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通，在下部提取导管上下振击。

3.2 导管漏水

导管使用前须做密封试验，灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。在灌注过程中发现漏水应加快灌注速度，并加大混凝土埋深，使管内混凝土尽快超出漏水处，否则应尽快重新灌注，采用二次封底方案。

3.3 导管拔出混凝土面

导管提漏有两种原因：1）当导管堵塞时，一般采用上下提振法，使混凝土强行流出，但如果此时导管埋深很少，极易提漏；2）因泥浆过稠，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏。灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏。特别是灌注后期，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测深锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误，否则必须及时处理。若孔内混凝土面高度较小时，终止灌注，重新成孔；孔内混凝土面高度较高时，可用二次导管插入法，其一是导管底端加底盖阀（要严密不漏水且有砼冲击力是易脱落），插入混凝土面1.0m左右，导管料斗内注满混凝土时，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行水下浇注混凝土施工，但必须快速进行，防止砼面形成硬壳。由于要克服泥浆对导管的浮力，混凝土面较深时，不宜采用。此方法使用时，必须由有经验的工程师现场指导，导管长度、吊球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据，必须在事先准确确定。

如果挖孔桩，可拔出导管，尽快抽干孔内水，清除顶面的离散砼，如有少量积水可撒入适量干水泥并迅速采用干灌法灌注30cm砼，立即进行振捣，使施工缝良好接触，然后一直采用干灌法工艺进行；如果渗水量较大，不宜采用干灌法时，可尽量抽干水，清理离散砼，安装导管距砼面20cm，尽快用干水泥撒入接触面，灌注砼埋住导管下口，并用插入式振捣棒进行振捣，使施工缝良好接触后采用水下砼灌注方案，但灌注2m范围内必须进行振捣，使顶部砼密实，导管埋深取大值。

3.4 导管被砼埋住、卡死

在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌砼流动性降低，从而增大砼与导管壁的摩擦力。导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇注速度、孔内护壁泥浆状态来决定，一般情况下以2～6m为宜。

如果导管插入混凝土中的深度较大，供应混凝土间隔时间较长，且混凝土和易性稍差，极易发生“埋管”事故。

如果预料到不能及时供应混凝土（超过1h），混凝土运输距离远，交通堵塞等因素时，除混凝土中加缓凝剂外，导管插入混凝土中的深度不宜太小，据以往经验，以5～6m为宜，每隔15min左右，将导管上下活动几次，幅度以 2.0m左右为宜，以免使混凝土产生初凝假象。卡管现象是混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出砼时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，是减少和避免此类事故的重要措施。

3.5 钢筋笼上浮

安装钢筋笼时，应对钢筋笼进行对中固定，可用钢管或者钢筋固定在护筒或护壁上。当灌注到钢筋笼底部时，应缓慢放料，尽量减小埋深，减小对导管的冲力，当砼埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

3.6 桩顶空心

原因：导管插入混凝土中的深度较大，混凝土坍落度小，桩顶空心呈不规则漏斗形，其深度、位置与导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关。导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入。

采取措施：灌注结束前导管插入混凝土中深度不超过6.0m；灌注结束后，导管拔出混凝土之前，导管上下活动几次，幅度不超过50cm，或者用机械、人工振捣桩顶混凝土，时间不超过20s。尽可能缩短灌注时间，避免使桩顶混凝土产生假凝现象、降低桩顶混凝土的流动性。

3.7 桩身有夹渣、夹泥、蜂窝

泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，增加了浇注砼的阻力，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量砼，一旦流出其势甚猛，在砼流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层；灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。使砼面处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷入砼是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。

4 桩基质量的检测

桥梁工程桩基混凝土灌注7天后，可对桩基质量进行检测。目前，超声波透射法其检测结果准确性较高，所以我国采用相当普遍。但首先应进行声测管的预埋，埋设质量将直接影响着桩基的检测结果，严重时将会造成检测人员误判。固必须严格按照图纸要求进行检测管的安装，并防止检测管的堵塞，灌注砼前首先在检测管内灌注清水，并堵好管口，以便顺利检测。