浅析桥梁钻孔灌注桩断桩的处治措施

刘士宏,徐 旭

(1.八五一○农场;2.哈尔滨农垦交通局)

随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注村施工质量的因素很多,对其施工过程每一环节都必须要严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,若稍有不慎或措施不严,就会造成重大损失、直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。

1 工程概况

某高速公路主线桥桥台基础采用钻孔灌注桩设计,设计桩长 21m,直径 1.2m,底部 8m深为中砂砾层,钻孔灌注桩完成后,在进行桩基小应变检测时发现 0#台在桩长 175～18.0m处无桩长反应,根据小应变波形图判断,确定该桩为“短”桩或断桩。

经对该桩钻孔钻杆的长度以及孔深检测和灌注混凝土时埋设导管长度的原始记录进行分析后发现,该桩实际施工长度已达到 21m,不可能为短桩,应是断桩,至于断层以下桩长无检测应变波的反映,只能是断层比较严重。根据该桩所断位置接近桩底,已经超过零弯矩点以下的特点,决定使用压浆补强法进行处理。

2 补强处理过程

2.1 施工准备

首先时确现场处理时的各道工序负责制,并委派专业工程师对处理过程进行全过程不间断的控制,保证处理质量。其次准备好所需钻孔、压浆等机具,由于施工现场极不平整,加上灌注桩的桩头外露钢筋挡视,须在该桩头上部搭设一个悬空工作平台,以保证钻孔、压浆作业。

2.2 钻孔取芯近一步检查验证

由于断层较深近桩底,因此钻机在钻孔过程中一定要不停地对钻机主轴进行垂直度校正,防止钻孔到不了 175～18.0m处就斜到桩壁以外,无法安排下道工序。同时,在钻机(可选用混凝土取芯机 G-210型)钻孔取芯过程中,要对每节混凝土芯样进行认真分析总结,密切关注芯样的变化情况。现场情况表明,该桩取芯到 18m以上都完好无损,且无夹泥,混凝土的强度也较好,而在 18m后无完整的混凝土,芯样中除蜂窝状夹带个别石料且很不成型的砂浆外,几乎就是中粗砂。这说明了两点,其一是小应变检测和实际是相吻合的,基本反映了工程的实际情况;其二证实了该桩钻孔深度达到了设计深度 21m,只是在灌注第一盘混凝土时没有封住导管,加上沉淀过快,导管在混凝土开盘前已经被中粗砂砾淤埋,之后在操作导管时可能过提,没有被及时发现或重视,导致该底桩在 3m范围内混凝土没有成型,发生断桩。

2.3 孔底清淤

根据上述钻孔取芯结果,表明桩底淤积了中粗砂,决定采取清空桩底淤积中粗砂后灌注高标号水泥进行置换处理。但是采用 7 cm的钻杆要将桩底约 35m3的中粗砂清空是有很大难度的,尤其在中粗砂地质中钻进很容易发生埋钻事故,因此,要加大清孔频度。在清孔过程中要安排专人对泛砂不停地进行排除清理,根据清出的中粗砂的总量统计,在清孔 6 h后基本排尽了孔底 35m3的中粗砂,之后孔口周壁泛砂已很少,且从孔中涌出大量呈白色的、和清孔时配制的泥将几乎一样的泥浆,这就可以判定孔底基本排尽中粗砂。为了防止孔周壁中粗砂的涌入,在压浆前不能停止清孔。

2.4 压浆处理

为了保证压浆能一次性成功,应先计算压浆所需的525#水泥用量。在配制水泥浆时,尽可能按高标号配制,但水泥浆过稠会导致压注困难,通过多次配制压注实验,最后确定水泥浆配制比例为1∶1。刚开始压注时,将钻头埋设到桩底 205m处,在压注过程中,特别要注意对孔口壁的封闭,不能让水泥浆外溢,只能有少许泥浆甚至清水流淌出来,直到无法压注为止。随后打开封装的孔口壁,这时候如孔口壁处突然冒出大量水泥浆,与注入的配制水泥浆基本一致,补注水泥浆即可停止。为防止在 175m处有新的断层或蜂窝现象产生,应将钻头定位于 175～18m处进行二次补浆,直到压注不动为止,然后慢慢提钻并不断压浆到桩顶。经过2 h压注,压力达到 2MPa,共用去 2.1m3的水泥浆。

2.5 二次取芯验证

压注水泥浆属地下隐蔽工程,具体效果如何,只能通过再次取芯检测。为了减少二次取芯的难度和费用,待水泥浆终凝后 12 h即在原孔位取芯验证。二次取芯验证的孔位确定要根据具体情况而定,二次取芯同样要注意钻杆的垂直度及 175～18m处的芯样质量。经过观测,从桩顶到桩底 21m处的芯样都完好密实。待该桩底压浆强度成型后,再次安排对该桩进行小应变检测,检测表明桩长 21.0m,且被判为质量较好的 A类桩。

3 其他几种断桩处理措施

3.1 原位复桩

对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩,采用彻底清理后,在原位重新浇筑一根新桩,做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高,可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。

3.2 接桩

首先对桩进行声测确定好混凝土的部位;其次,根据设计提供的地质资料,确定井点隆水-开挖-素混凝土进行护壁,护壁内Ф12的钢筋箍圈以 20 cm间距进行布置。第三,挖至合格数处利用人工凿毛,按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇筑。

3.3 桩芯凿井法

这种方法说起来容易做起来难,即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为 80 cm的井,深度至少超过缺陷部位,然后封闭清洗泥沙,放置钢筋笼,用挖孔混凝土施工方法浇筑膨胀混凝土。此方法日进度 0.6m,如果遇到个别桩水处理不好、降不下去,更是困难重重,导致质量、工期和经济的重大损失。

4 钻孔灌注桩的质量控制

钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定与安全。部颁《公路工程质量检验评定标准 JTJ07198》对钻孔灌注桩的质量作了严格的要求,增加了 6.3.15和 6.3.16条,明确规定了钻孔的确认。对钻孔灌注桩的质量控制,在现时代仍应强调以下几点。

(1)对质量控制应注重预防为主,即在施工前做好充分准备工作,制定相应的防范措施,并责任到人。

(2)严把队伍进场关。“一流队伍投标、二流队伍进场、三流队伍干活儿”的现象在建筑市场上仍然存在。只有从严把关,使一流人才、先进的工艺,过硬的设备进场,就为优良工程打下了坚实的物质基础。

(3)严把检测关。桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要技术检测手段,具体做法是:对承担本工程桩基无破损检测任务的单位和个人进行资格审查;逐根桩作超声波去检测;对处理后的缺陷桩做二次声测,若声测仍有缺陷,则该桩再辅以承载试验(大应变),以确保成桩质量及工程的安全性。

5 结 论

(1)钻孔灌注桩在施工过程中,发生断桩、短桩或其他质量缺陷也是正常的,但处理一定要认真,尽量将事故消灭在萌芽状态。若发生了这类事故,要对桩底的断层位置、地质、钻孔成孔状况及当时原始记录加以认真分析,处理后必须要再进行验证。建议对桩体采用三点压浆法(三点成等边三角形,若桩径 1.2m,边长可取 60 cm布设)处理,以保证断层处通过取芯压浆后能够充分密实,达到桩体完好的程度。

(2)为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,保证有程序的拔管和连续灌注,升降的幅度不能过大,如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲帽孔壁,导致孔壁下坠或坍落,桩身夹泥,这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注 2m3左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数,确保桩身混凝土的充盈系数必须大于 1.0。