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鉆孔灌注樁斷樁的原因分析及有效預(yù)防措施
目前，橋梁工程設(shè)計(jì)、施工中經(jīng)常采用灌注樁基礎(chǔ)，因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)很多：承載力好，簡(jiǎn)化施工，縮短工期，降低了工程造價(jià)，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但施工過(guò)程中斷樁問(wèn)題一直是困擾施工單位的難題。下面就灌注樁斷樁產(chǎn)生的原因及解決方法作以下幾點(diǎn)論述:
鉆孔灌注樁是埋于地層內(nèi)的隱蔽建筑物，是以樁體外壁與周圍土壤的摩擦力或樁尖的承載力來(lái)傳力的橋梁基礎(chǔ)形式。目前鉆孔灌注樁以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其他工程領(lǐng)域。但由于灌注樁屬于隱蔽工程，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，如地質(zhì)狀況、鉆孔工藝、護(hù)壁、鋼筋籠的上浮、混凝土的配制、灌注等，稍有不慎或措施不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量事故，小到塌孔松散、縮頸，大到斷樁報(bào)廢，不僅影響工期，對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以，在施工過(guò)程中對(duì)每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格要求，對(duì)各種影響因素都必須詳細(xì)考慮，高度重視，并嚴(yán)格控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，盡量避免發(fā)生事故及減少事故造成的損失，以利于工程的順利進(jìn)展。本文著重闡述鉆孔灌注樁斷樁產(chǎn)生的原因及防治措施。
01斷樁產(chǎn)生的原因分析
1.1 常見(jiàn)的斷樁形式
在鉆孔灌注樁施工中，由于操作失誤，設(shè)備不良及水文地質(zhì)條件等影響，極易發(fā)生斷樁事故，一般而言，常見(jiàn)的斷樁形式有以下4種。
1.1.1 混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土所充填，其原因是：由于導(dǎo)管下距孔底過(guò)遠(yuǎn)，混凝土被泥水稀釋，使水灰比增大，造成混凝土不凝固。
1.1.2 樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體，其原因是：受地下水活動(dòng)的影響或?qū)Ч苊芊獠涣迹嗨胧够炷了冶仍龃蟆?br /> 1.1.3 樁身中巖渣沉積成層，將混凝土樁上下分開，其原因是在澆注混凝土?xí)r，導(dǎo)管提升和起拔過(guò)多，露出混凝土面，或因停電、待料等原因造成夾渣。
1.1.4 樁身出現(xiàn)空洞體，其原因是：未采用“回頂”法澆注，而是采用從孔口直接倒入的辦法澆注混凝土，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬，個(gè)別孔段產(chǎn)生疏松、空洞現(xiàn)象。
1.2 影響斷樁的因素
斷樁是由于樁基混凝土的某一部分和全部端面段泥漿浸入，破壞了樁的整體性受力形態(tài)而形成。影響斷樁的因素是各種各樣的，但主要是由于材料、工藝不當(dāng)造成的，歸納起來(lái)，這些影響因素主要有以下幾點(diǎn)：
①水泥初凝時(shí)間過(guò)短；
②骨料粒徑偏大，砂粒中有大卵石；
③水泥混凝土的和易性差，流動(dòng)性差；
④清孔工作不徹底；
⑤導(dǎo)管埋得過(guò)深或過(guò)淺；
⑥導(dǎo)管進(jìn)水；
⑦由于機(jī)械故障或施工機(jī)具配置、勞動(dòng)力組織不合理，致使灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。
1.3 產(chǎn)生斷樁的原因分析
斷樁作為產(chǎn)生嚴(yán)重質(zhì)量事故的重要原因，對(duì)于誘發(fā)斷樁的因素，我們必須在施工初期就徹底清除其隱患，同時(shí)又必須準(zhǔn)備相應(yīng)的對(duì)策，預(yù)防事故的發(fā)生。分析起來(lái)，斷樁產(chǎn)生的原因有以下幾個(gè)方面。
1.3.1 在灌注混凝土過(guò)程中，由于測(cè)定已灌混凝土表面標(biāo)高錯(cuò)誤，導(dǎo)致導(dǎo)管埋深過(guò)小，出現(xiàn)拔脫提漏現(xiàn)象，形成夾層斷樁。特別是鉆孔灌注樁后期，超壓力不大或探測(cè)儀器不精確時(shí)，易將泥漿中混合的坍土層誤認(rèn)為是混凝土表面。因此，必須嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定的測(cè)深錘測(cè)量孔內(nèi)混凝土表面高度，并認(rèn)真核對(duì)，保證提升導(dǎo)管不出現(xiàn)失誤。
1.3.2 在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管的埋置深度是一項(xiàng)重要的施工指標(biāo)。由于導(dǎo)管埋深過(guò)大以及灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致已灌混凝土流動(dòng)性降低，從而增大混凝土與導(dǎo)管壁的摩擦力，加上導(dǎo)管采用已很落后且提升阻力很大的法蘭盤連接的導(dǎo)管，在提升時(shí)，因?yàn)檫B接螺拴拉斷或?qū)Ч芷屏讯a(chǎn)生斷樁。
1.3.3 產(chǎn)生卡管現(xiàn)象：由于人工配料的隨意性較大，加之責(zé)任心又差，勢(shì)必造成混凝土配合比在執(zhí)行過(guò)程中的誤差大，使坍落度波動(dòng)大，拌出的混合料時(shí)稀時(shí)干。坍落度過(guò)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，使粗骨料相互擠壓阻塞導(dǎo)管：坍落度過(guò)小或灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使混凝土的初凝時(shí)間縮短，加大混凝土下落阻力而阻塞導(dǎo)管。這些都會(huì)導(dǎo)致卡管現(xiàn)象，造成斷樁。所以，要嚴(yán)格控制混凝土配合比，
縮短灌注時(shí)間，這是減少和避免此類斷樁事故的重要措施。
1.3.4 坍塌：由于工程地質(zhì)情況較差，施工單位組織施工時(shí)重視又不夠，有甚者分包或轉(zhuǎn)包，施工人員沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，在灌注過(guò)程中，井壁坍塌嚴(yán)重或出現(xiàn)流砂、軟塑狀質(zhì)時(shí)，造成類泥砂性斷樁。這類現(xiàn)象斷樁占有相當(dāng)大的比例，較為嚴(yán)重，而且位置深、難處理，這也是導(dǎo)致工期無(wú)限延期及成本增加的重要因素。
1.3.5 特殊原因：由于導(dǎo)管漏水、機(jī)械故障或停電造成施工不能連續(xù)進(jìn)行，井中水位突然變化等因素，都可能造成斷樁。因此，認(rèn)真對(duì)待灌注前的準(zhǔn)備工作，這對(duì)保證樁基的質(zhì)量是十分重要的。
02斷樁的防治措施
2.1 樁孔成孔后，必須認(rèn)真清孔。一般是采用沖洗液沖孔，沖孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定，沖孔后要及時(shí)灌注混凝土，避免孔底沉渣。灌注混凝土前認(rèn)真進(jìn)行孔徑測(cè)量，準(zhǔn)確計(jì)算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特別要注意基巖中的孔徑擴(kuò)展情況，避免首次灌注量不足。
2.2 首次混凝土灌注量要滿足把導(dǎo)管下端埋住0.8m以上的要求，首次灌注時(shí)，第1～2斗投料需采用水泥砂，并盡量做到一次性灌入孔內(nèi)。
2.3 灌注導(dǎo)管口徑下限應(yīng)控制在200mm以上。導(dǎo)管下端應(yīng)盡量光滑，其連接處要加放密封圈，以防止泥水浸入。導(dǎo)管使用前要進(jìn)行清洗，除掉污垢與殘?jiān)?dǎo)管下端距孔底宜為0.5m。導(dǎo)管內(nèi)水泥隔水塞應(yīng)加放橡皮板，增強(qiáng)隔水效果。
2.4 混凝土配合比應(yīng)合理，應(yīng)嚴(yán)格控制其塌落度（一般控制在16cm～20cm為宜）。改變水泥標(biāo)號(hào)、品種及生產(chǎn)廠家時(shí)，必須先做好配合比試驗(yàn)，按配合比控制質(zhì)量。
2.5 在地下水活動(dòng)較大的地段，事先要用套管或水泥進(jìn)行止水處理，止水成功后方可灌注混凝土。采用從導(dǎo)管內(nèi)灌入的“回頂”法進(jìn)行灌注。
2.6 準(zhǔn)備灌注的混凝土所需的各種材料要準(zhǔn)備足量。在灌注過(guò)程中應(yīng)避免停水、停電。
2.7 根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度，合理掌握導(dǎo)管拆卸長(zhǎng)度，在正常情況下應(yīng)保持導(dǎo)管下端被埋2m～3m，切勿起拔過(guò)多。
2.8 在灌注混凝土過(guò)程中，要定時(shí)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的深度，
并繪制曲線，以監(jiān)視斷樁是否出現(xiàn)。在正常情況下， 導(dǎo)管內(nèi)外混凝土界面的距離是開始大，然后逐漸縮小，最后重合。若發(fā)現(xiàn)管內(nèi)外混凝土灌注曲線距離拉大，并且導(dǎo)管外混凝土曲線變平，而管內(nèi)混凝土曲線變陡，則是斷樁預(yù)兆，應(yīng)查明原因，盡快處理。
03斷樁的處理方法
如不慎發(fā)生鉆孔灌注樁的斷樁事故，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)救，筆者認(rèn)為一般補(bǔ)救處理措施主要有以下幾種：
3.1 二次造孔法
3.1.1若斷樁位置在10m以下，鋼筋籠被混凝土埋置較淺，且通過(guò)調(diào)試能將鋼筋籠提升，應(yīng)迅速將其整體提出孔外，然后用沖擊鉆重新鉆孔，清孔后再就位鋼筋籠，重新灌注水下混凝土。
3.1.2若斷樁位置距地表10m以下且混凝土已終凝時(shí)，可使用直徑略小于鋼筋籠內(nèi)徑的沖擊鉆，在原樁位進(jìn)行沖擊鉆孔，直至鋼筋籠底口以下1.0m，然后將鋼筋籠整體或一根根地吊出孔外，接著再進(jìn)行二次造孔至設(shè)計(jì)直徑，清孔后重新就位鋼筋籠，灌注水下混凝土。
3.2 開挖法（明挖法）
若斷樁位置距地表5.0m以內(nèi)，且地質(zhì)條件良好，樁位處為旱地時(shí)，可采用開挖法接樁。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，開挖樁基周圍土方至斷樁位置，將混入泥漿、孔底沉渣的樁頭混凝土鑿除，直至密實(shí)混凝土層，將表面混凝土鑿毛，將鋼筋籠表面的泥漿刷干凈后，復(fù)核樁位、支立鋼模、分層澆筑、振搗混凝土、拆模后蓋上土養(yǎng)生。
3.3 調(diào)整樁位法
若樁基工程量不大，且斷樁為施工的第一根樁基礎(chǔ)時(shí)，也可報(bào)監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位，同意后，通過(guò)調(diào)整樁位（中線不變）來(lái)進(jìn)行解決。
04結(jié)語(yǔ)
鉆孔灌注樁工程是技術(shù)性很強(qiáng)的隱蔽工程，從鉆孔、泥漿制備、鋼筋籠吊裝到混凝土澆筑各項(xiàng)工序應(yīng)銜接緊密。影響成樁質(zhì)量的因素和需要控制的環(huán)節(jié)很多，加強(qiáng)樁基工程檢測(cè)是一個(gè)手段。要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，其關(guān)鍵還在于人，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)管理人員要有高度責(zé)任心，以防為主，對(duì)樁基各個(gè)施工環(huán)節(jié)要充分重視并精心施工。只有這樣，樁基的質(zhì)量控制才能得到保證。橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁質(zhì)量事故引發(fā)的后果相當(dāng)嚴(yán)重，因此施工單位在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)管理，采用科學(xué)的施工方案和切實(shí)可行的備用方案。只有嚴(yán)格按照規(guī)范、規(guī)程操作，加強(qiáng)監(jiān)督檢測(cè)，才能避免質(zhì)量事故或把質(zhì)量事故降低到最小限度。
對(duì)已出現(xiàn)問(wèn)題的樁基、斷樁查找原因分析準(zhǔn)確后，應(yīng)掌握詳盡而準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)資料，及時(shí)組織專家會(huì)診，制定安全可靠而又的經(jīng)濟(jì)處理方案。嚴(yán)把鋼筋材料的進(jìn)料關(guān)，嚴(yán)格焊接工藝要求，嚴(yán)格按照科學(xué)的操作規(guī)程施工，斷樁因素是可以預(yù)防的。
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