大直径超长冲孔灌注桩施工缺陷及特殊问题处理分析

2021-12-31李锦楷

科技创新与应用 2021年20期

李锦楷

（福建成森建设集团有限公司，福建龙岩364000）

建筑行业中的民用建筑建设覆盖规模逐渐扩大，作为基础工程非常重要的一项因素，复杂地质条件也成为建筑施工必须关注的问题，这也是冲孔灌注桩广泛应用的原因之一。结合现场施工实践，冲孔灌注桩可以在任何复杂地质条件中应用，尤其是回填石渣层和水下抛石层这种厚度相对较大的地质中，在泥浆护壁基础上通过桩锤冲进的方式，便可以得到桩孔，运用导管法完成水下混凝土灌注施工。然而，因为浇筑冲孔灌注混凝土主要是在水下展开，所以对施工人员的专业性有非常高的要求，加之工作强度较大，难免会影响到施工进度。现场施工环节还会导致泥浆产生以及噪音污染，对周围环境带来一定程度影响。基于此，根据大直径超长冲孔灌注桩的施工，下面重点总结存在的问题以及处理方法。

1 大直径超长冲孔灌注桩施工条件

冲孔灌注桩作为建筑行业比较常见的一种施工工艺，不仅工艺种类多还具有复杂性，按照“成孔-清孔-泥浆护壁-制作与安装钢筋笼-拌制与灌注混凝土-桩底后注浆”这一流程展开施工[1]。因为冲孔灌注桩施工多在水下展开，施工人员无法直观地观察施工过程，加之各个流程之间相对复杂且连接紧凑，现场施工若无法良好地掌控质量，便会导致断桩、塌孔、卡钻等一系列质量问题。除此之外，采用大直径超长冲孔灌注桩工艺，还必须要加强施工管理，以免现场成桩环节引发质量缺陷。

2 大直径超长冲孔灌注桩施工问题

2.1 原位成桩环节混凝土灌注问题

施工现场原位成桩这一环节，完成成孔之后进行水下混凝土灌注，有可能会因为塌落度欠缺、稳定性配合比不合理、初凝时间有限，导致上方混凝土已经凝固，导管在灌注环节无法自由移动，从而中途停止灌注施工[2]。

2.2 接桩环节混凝土灌注问题

这一部分灌注混凝土时，由于混凝土输送泵中途发生故障或者导管断裂，致使浇筑中途停止，将混凝土软弱层、夹渣清除，重新开始灌注、接桩。浇筑桩身过程中发现导管破裂，致使泥浆流入至管内，不得不中断混凝土浇筑。

灌注水下混凝土时如果输送泵产生故障导致灌注中途停止，经检查发现桩身部位的混凝土强度不符合设计值，而且发现局部存在夹泥。

2.3 桩身混凝土局部缺陷问题

施工现场采用超声波透射法。组织抽芯检测发现桩身混凝土有局部缺陷，而且混凝土强度等级与设计要求不符。

3 大直径超长冲孔灌注桩施工全过程特殊问题处理方案

3.1 各个施工流程处理要点

3.1.1 钻机准备与安装

针对大直径超长冲孔灌注桩的施工需要在现场安装钻机，重点保证桩垂直度与桩位质量。在钻机安装时要保证其稳定性，安排专门人员负责钻机安装的监督，确定符合要求后便可以下令开孔实施后续操作[3]。

3.1.2 冲击成孔

施工人员应该精准控制冲进的速度，处于开孔阶段遵循低垂慢冲原则，因为地层条件相对复杂，所以要在施工过程中开挖弃渣，减少无序堆积以及混凝土浇筑块、垃圾等，控制厚度在25～50cm之间。由于现场存在大量块石，容易引发地质架空问题，钻孔环节还可能会导致塌孔，所以针对这一事故，要提前制定冲孔漏浆解决方案，施工现场的泥浆池中储备大量泥浆，一旦产生漏浆现象便可以马上补充。若泥浆液面下降速度较快，施工人员应该马上提钻，避免塌孔、卡钻等问题[4]。

在钻孔这一流程要重点关注垂直度，钢丝绳在孔内发生偏斜必须马上纠正，并且置换泥浆。排渣冲进施工期间，由监理人员观察冲孔钻机进尺作业过程，记录岩层分布，为地质勘探、获取地质持力层数据提供依据。当冲孔进入到持力岩层之后，约200～500mm深度便要进行一次清孔，通过掏渣筒获得装底岩样，作为地质判断依据，也可以避免夹层产生。一旦在钻孔过程中发生异常，应该由监理人员核查之后确定事故原因与类型，将其解决之后方可继续施工。

3.1.3 安装制作钢筋笼

必须要严格按照钢筋笼规范，尤其是加密制作，如果发现制作的钢筋笼不符合质量标准，不能够进入到吊装环节。一般制作钢筋笼需要满足如下标准：主筋间距±10mm；钢箍间距、螺旋钢筋螺距±20mm；钢筋笼直径与长度分别是±10mm。吊装钢筋笼时，首先要对焊接接头进行检查，要求焊接接头长度、桩断面接头数量等均要符合规定[5]。除此之外，钢筋笼长度与送筋长度等也是检查的要点，钢筋笼主筋保护层厚度以7～8cm为准。

实施钢筋笼质量检查时要重点关注中心偏差，如果发现桩孔存在偏差，建议通过后期安装及时调整，但要注意调整幅度小于20mm，成孔质量检查确定合格便可以实施灌注。当桩的直径超过1m或者单桩混凝土量大于25m3，桩身混凝土务必保留一组试件；桩直径小于1m或者单桩混凝土量小于25m3，单个灌注台班至少要保留一组，试件则以每组3件为准。

3.1.4 混凝土浇筑

施工现场水下浇筑混凝土应该先将导管插入，由施工人员检查导管情况，要求直径250mm，误差小于2mm，结合采用的施工工艺明确分节长度，底管长度大于4000mm，导管的连接建议采用双螺纹方扣。正式应用之前先组织闭水实验，满足闭水水压0.6～1.0MPa，并且没有渗水现象方可确定为合格，导管底到桩孔底之间的距离以300～500mm为准。随后实施第二次清孔，这一流程包括复测孔深、检查沉渣厚度与泥浆质量等，且这些操作与首次清空要求一致。孔底500mm深度以内比重不超过1.25、含砂率不超过8%、粘度在25s以内，沉渣厚度不大于50mm。检测之后确定符合规范方可浇筑混凝土，并且在现场安装隔水栓与漏斗，其中隔水栓务必要保证隔水性能，而且要有序排出[6]。

在灌注混凝土时，完成第二次清空之后约30min务必开始灌注施工操作。在这一阶段施工人员要精准检查混凝土初凝时间，要求混凝土初凝前结束所有浇灌工作。明确混合混凝土配合比，要对初凝时间予以调整，实施灌注环节施工人员控制拔管速度，将导管埋入桩内，注意埋入深度约为2～6m，其间不能将导管提出，如果发生堵管要马上组织处理，以免导致断桩问题。灌注至顶后位置要重点观察超高质量，以设计标高为基准，增加1000mm检查标高，将泛浆高度凿除之后，务必要保证现场暴露桩顶混凝土强度满足设计等级要求。除此之外，灌注混凝土过程中监理人员要全程记录，而且要连续施工，灌注时间根据初盘混凝土初凝时间予以控制，详细记录灌注环节存在的故障、混凝土塌落度、导管埋置深度与上升深度等，为后期质量问题解决提供参考。结束混凝土灌注之后，根据浇灌量计算充盈系数，要求充盈系数大于1，按照单桩验收制度实施冲孔桩验收，即可结束这一部分的施工。

3.1.5 桩端后注浆

在施工现场进行桩端后注浆，要求后注浆导管选择直径为32mm的钢管，钢管壁厚以2.7mm为宜，导管之间选择螺纹连接，将后注浆导管和钢筋笼做好焊接与绑扎，按照桩径尺寸确定后注浆导管与注浆阀的数量。如果桩直径小于1200mm，建议在钢筋笼四周设置，数量为2根，且要保证对称性[7]。压浆管上方接头与自然地面之间的距离必须要超过5m，注浆管上方超出自然地面应该控制在300mm左右，下方与钢筋笼底部务必要齐平，而且要做好橡胶包扎。选择后注浆阀时，务必要注意其静水压力，应该承受静水压力超过1MPa，外部保护层可以防范硬质物刮撞，以免管阀损伤。

3.2 特殊问题处理建议

第一，针对原位成桩环节的问题，应该由施工人员潜入至水下混凝土面，将钢筋笼与混凝土导管切割，并且及时取出切割物，也可以利用冲锤，从混凝土面开始冲孔，直至达到设计孔深。结束成孔之后开始安装钢筋笼与声测管，完成清渣这一工序后方可进行水下混凝土灌注成桩作业。

第二，针对接桩环节混凝土灌注问题，施工人员综合考虑桩身底部截面的竖向力与水平力，考察浇筑混凝土质量，采用继续接桩的方式，结束桩身部位混凝土浇筑作业。开始浇筑之前，运用气举反循环工艺进行清孔，将新旧混凝土交接位置杂物全部清除，通过验收方可根据水下混凝土浇筑规范与要求，继续进行桩身部位混凝土浇筑。因为上方泥浆有一定厚度，所以难免会导致测量结果误差，例如混凝土浇筑面并不符合设计要求标高。针对这一问题，地下室土方在开挖时达到设计桩顶标高位置，可以在人工全断面利用风镐将原桩松散浮浆与混凝土全部凿除。注意这一操作要同时开展抽水、清渣，保护钢筋笼质量。结束清渣后组织验收，并且修整钢筋笼，随后可以开始接桩，浇筑和原桩等级一致的混凝土，超出设计标高约50mm即可。

第三，施工人员要深入现场检查桩身存在问题的混凝土标高，获取待处理深度数值，了解地下水情况。建议将不良混凝土全部凿除之后再继续接桩，但这一操作存在难度，无法保证施工人员的人身安全。经过优化可以通过桩中成桩的方式，运用风镐将钢筋笼中混凝土凿除，钢筋笼外部保护层充当护壁，可以有效挡土、隔水。随即开始施工，沿桩身向下逐层破碎，已经完成破碎处理的混凝土渣必须及时清理，直到断面内部所有不良混凝土清除。掘进桩孔这一环节，将钢筋笼作为界控明确成孔直径，保证成孔直径大于1500mm，并且运用超声波检测管了解新成孔桩身混凝土实际情况，确定混凝土凿除已经达到预设标高位置，便可以由监管人员进行检测，确定没有不良混凝土夹渣等存在。混凝土面钻孔可以植入纵向钢筋，完成钢筋笼的连接、绑扎与验收等一系列操作。

第四，建议采用补强加固的方法，由设计人员进行复核，明确桩身构造纵向主筋抗压承载力。如果小于原设计承载力，便可以展开局部补偿加固处理。所谓补强加固，即局部缺陷桩的抽芯孔中插入钢筋，运用纯水泥浆展开压力注浆。注浆建议应用32.5普通硅酸盐水泥，控制水灰比为0.7，注浆压力则以1.0MPa为主。