鉆孔灌注樁施工中樁基礎斷樁問題的探討

陳文建

摘要:文章中介紹鉆孔灌注樁施工中樁基礎斷樁原因的分析及預防。

關鍵詞:鉆孔灌注樁;斷樁;預防;分析

目前,隨著施工機械的不斷改進和施工工藝的不斷進步,使樁基礎在橋梁建設中的運用越來越普及。鉆孔灌注樁應用十分廣泛,而橋梁在使用階段的破壞很多來自樁基礎的破壞,而樁基礎的破壞很大一部分是由于斷樁引起的。在施工中,保證施工過程的連續性。應排除一切可能產生斷樁的不利因素。

1 產生斷樁的原因分析

1.1 樁身的截面強度不足

在設計中忽略凍脹力對樁的破壞作用,尤其是對土層較厚入土較深的鋼筋長混凝土樁,只考慮樁身的整體凍拔而忽略了切向凍脹力與樁截面的強度關系,切向凍脹力大于樁截面的強度,將樁凍拔致斷。

在施工中,水泥用量不足,混凝土配比不當不能滿足混凝土設計強度。

鋼筋混凝土樁的鋼筋未經力學實驗,品質低劣,鋼筋的焊接不夠規范達不到設計強度。

1.2 在混凝土施工過程中,混凝土施工灌注不連續,灌注時間持續長,是造成斷樁事故的最主要因素

導管拆卸過程時間過長,起重吊裝設備的作業能力小,導管內壁不夠光滑,塌落度過大,混凝土流動性差,碎石或卵石粒徑過大,沙子過粗或偏細,級配的細度膜數不好,拌和不均勻,混凝土產生離析現象,增大導管內混凝土下落阻力,而使混凝土在導管中下不去,造成卡管事故。

導管埋入混凝土中過深,導管外混凝土已初凝,導管與混凝土間的摩擦力過大,導管無法拔出或提升導管過猛,將導管拉斷,造成埋管事故。

首批已澆混凝土初凝,流動性降低,而續澆的混凝土沖破頂層上升,在混凝土中夾有泥渣土,形成斷樁。

1.3 導管或導管底口進水

導管的水密性、承壓、抗拉性能不好,隔水設施差,而導致導管滲水,首批混凝土儲備量不足,使導管底口進水。

1.4 由塌孔引起的斷樁

因為灌注施工的緊張連續,忽略了水頭高度,由于護筒底口漏水,孔內水位降低,使孔內水位差減小,不能保持原有靜水壓力。

1.5 接樁時沒有認真處理好多余的那部分樁頭

混凝土澆筑近結束時,沒有考慮接樁時混凝土施工,接樁時處理不好或清理不好樁頭,導致樁頂混凝土達不到設計強度。

2 斷樁的預防

對斷樁的預防,樁孔,必須認真清孔。一般是采用沖洗液沖孔,沖孔時間應根據空內沉渣清攪而定。沖孔后要及時灌注混凝土,避免孔底沉渣。灌注混凝土前認真進行孔經測量,準確算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特別要注意到基巖中的孔徑擴展情況,避免首次灌注量不足。

首次混凝土灌注量要滿足把導管下埔埋設0.8米以下的要求。

首次灌注時,起始部分或第1-2斗投料需采用水泥漿,并盡量做到一次性灌入孔內。灌注導管口徑下限應控制在200毫米以上。導管下端應盡量光滑,其連續處要加放“0”型密封圈,防止沖洗液侵入,導管使用前要進行清洗,除掉污垢與殘渣。導管下端距孔底宜為0.5米。導管內水泥隔水塞應加放橡皮板,以增強隔水效果?；炷僚浜媳葢侠?應嚴格控制其塌落度(一般控制在16-20厘米為宜)。在改變水泥標號,品種及生產廠家時,必須做好配合比試驗,按配合比控制質量。在地下水活動較大的地段,事先要用套管或水泥進行上下水處理,止水成功后方可灌注混凝土,采用從導管灌入的回頂法進行灌注。準備灌注的混凝土要足量,在灌注過程中避免停水停電。綁扎水泥隔水塞的鐵絲,應分首次灌注量多少選取規格,防折斷。根據導管內外混凝土的上升高度,合理掌握導管的拆卸長度,在正常情況下應保持導管下端被埋2-3米,切勿拔超過多。

在灌注混凝土過程中,要定時測量導管內外混凝土的深度,并繪制曲線,以監視斷樁是否出現。在正常情況下,導管內外混凝土界面的距離是開始大,然后逐漸縮小,最后重合。若發現管內混凝土灌注曲線距離拉大,并且導管外混凝土曲線變平,而導管內混凝土曲線變陡,則是斷樁預兆,應查明原因,盡快處理。

2.1 對樁截面抗拉強度進行驗算,保證材料質量及用量,保證截面設計強度

由于并不是所有的橋涵設計都經專門的設計單位進行設計。尤其地方道路工程中的中、小橋,在設計過程中很少考慮甚至不考慮凍脹力對樁身的危害作用,這就要求在設計中必須保證樁身強度,即按地基規范:

Q=(kt-p-g-f)/A≤[Q]

式中:Q為驗算截面應力,kPa;k為結構安全系數,對于靜定結構為1.2,超靜定結構為1.3;T為總切向凍脹力,kV;P為作用于單樁上的恒載,kN;G為驗算截面以上樁自重,;kN;F為驗算截面以上暖土層對樁周的錨固力,kN;A為驗算截面面積,鋼筋混凝土為受拉鋼筋截面積,;m2;[Q]為材料允許應力,kPa。

每m3混凝土用量一般不低于350kg,配比實際標號一般應超出設計標號10%～15%。

對于所用鋼筋,使用之前一定要做力學性能實驗,嚴把質量關,質量不合格的鋼筋嚴禁使用,對于鋼筋的焊接工藝,需要焊條級別,一定要堅持標準,按規范去實施。

2.2 嚴密施工組織設計,在施工前,把一切灌孔的設備工具都準備齊全,保證混凝土施工的連續性,盡量縮短澆筑時間

導管的分解長度應便于拆裝搬運,并小于導管提升設備的提升高度,中節一般為2m左右,下端可加長至4～6m。

導管內壁光滑、順直、無局部凸凹,各節內徑應大小一致,偏差不大于±2mm,應嚴格控制撥導管、拆卸導管時間,拆卸導管時間不應大于15min,能縮短盡量縮短時間,一旦開始灌注,決不能中途停止。

為保證混凝土的流動性,嚴格控制塌落度,應保證在18～22cm之間,骨料盡可能選用卵石適宜粒徑為0.5～3.0cm,使最大粒徑不大于4.0cm,混凝土初凝時間不早于5h,如果必要,需加入一些外加劑,以延長初凝時間。

導管在混凝土中的埋置一般應小于2m,最少也不應小于lm,最大不應超過6m,埋深太大將不利于導管的提升,也給導管內混凝土的下降增加阻力,拔導過猛容易將導管拉斷,另外,還會使導管在混凝土中埋深過小,易使泥漿涌入底口。

2.3 防止導管或底口進水,加強隔水設施

導管在灌注混凝土前應進行必要的水密承壓實驗和接頭抗拉實驗,嚴格檢查接頭是否嚴密,焊縫是否破裂,及時及早的進行修補。

應計算好首批混凝土的用量。既滿足足夠的埋深,同時又要充滿導管,以保證混凝土施工連續性。

2.4 防止坍孔

在施工中,應有專人負責觀察施工水位,觀察護筒四周是否滲水,在水中鉆孔樁施工中,因河流汛期,注意測量河流水位,如發現水位差降低,應及時采取措施,保證孔內水頭高度,要注意不要讓孔口震動過大并盡量減輕孔附近重量。

2.5 多余澆灌及接樁

為保證樁頂質量,在樁頂設計標高上應多灌一定高度,一般為0.5～1m,在初凝后終凝前挖除。但還應保留30cm以上,以待接樁或承臺施工前鑿除。接樁時,將多余部分混凝土鑿除后用清水沖洗干凈,然后方可接樁。

結束語:

斷樁查找原因分析準確后,嚴把鋼筋材料的進料關,嚴格焊接工藝要求,嚴格按照科學的操作規程施工,斷樁因素是可以預防的。實踐證明,在施工過程中通過以上幾點質量控制可以更有效地避免斷樁的發生。

參考文獻

[1]基礎工程施工手冊.北京:中國計劃出版社.

[2]李蓓,李亭.管樁斷樁的幾種因素.發展中的廣東巖土工程技術與理論.華南理工大學出版社.2001.

[3]陳躍慶.《地基與基礎工程施工技術》, 機械工業出版社2003年版.

[4]單利云.謝國忠.樊炳海.《鉆孔灌注樁常見施工質量問題及防治措施》.

[5]李振坤.《鉆孔灌注樁基礎水下混凝土施工的常見問題及處理方法》.

[6]白長江.《鉆孔灌注樁水下混凝土灌注施工要點》.