鉆孔灌注樁常見工程事故預(yù)防措施

　　1 前言

　　鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動、無擠土，對周圍環(huán)境及鄰近建筑物影響小，能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力，適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點，在橋梁、房屋、水工建筑物等工程中得到廣泛應(yīng)用，已成為一種重要的樁型。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，鉆孔灌注樁的樁長和樁徑不斷加大，單樁承載力也越來越高，同時，也使單柱單樁的設(shè)計成為可能。對于長樁、大樁，其施工難度大，易發(fā)生質(zhì)量事故。而單柱單樁的設(shè)計，對樁的質(zhì)量要求高，發(fā)生質(zhì)量事故后，加固處理難度大，且費用較高。因此，有必要對鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量事故加以分析，找出質(zhì)量事故發(fā)生的原因，研究相應(yīng)對策，盡可能防止質(zhì)量事故發(fā)生。

　　2 地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件存在的問題

　　地質(zhì)勘探主要存在勘探孔間距太大、孔深太淺、土工試驗數(shù)量不足、土工取樣和土工試驗不規(guī)范、樁周摩阻力和樁端阻力不準(zhǔn)等問題。設(shè)計文件主要存在對地質(zhì)勘探資料沒有認(rèn)真消化、樁型選擇不當(dāng)、峻工地面標(biāo)高不清等問題。因此，在樁基礎(chǔ)開始施工前，應(yīng)針對這些問題對地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件進行認(rèn)真審查。另外，對樁基礎(chǔ)持力層厚度變化較大的場地，應(yīng)適當(dāng)加密地質(zhì)勘探孔，必要時進行補充勘探，防止樁端落在較薄的持力層上而發(fā)生樁端沖切破壞。場地有較厚的回填層和軟土層時，設(shè)計者應(yīng)認(rèn)真校核樁基是否存在負(fù)摩擦現(xiàn)象。

　　3 孔口高程及鉆孔深度的誤差

　　3.1 孔口高程的誤差

　　孔口高程的誤差主要有兩方面，一是由于地質(zhì)勘探完成后場地再次回填，計算孔口高程時疏忽引起的誤差。二是由于施工場地在施工過程中廢渣的堆積，地面不斷升高，孔口高程發(fā)生變化造成的誤差。其對策是認(rèn)真校核原始水準(zhǔn)點和各孔口的絕對高程，每根樁開孔前復(fù)測一次樁位孔口高程。

　　3.2 鉆孔深度的誤差

　　有些工程在場地回填平整前就進行工程地質(zhì)勘探，地面高程較低，當(dāng)工程地質(zhì)勘探采用相對高程時，施工應(yīng)把高程換算一致，避免出現(xiàn)鉆孔深度的誤差。另外，孔深測量應(yīng)采用丈量鉆桿的方法，取鉆頭的2/3長度處作為孔底終孔界面，不宜采用測繩測定孔深。鉆孔的終孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以樁端進入持力層深度為準(zhǔn)，不宜以固定孔深的方式終孔。因此，鉆孔到達(dá)樁端持力層后應(yīng)及時取樣鑒定，確定鉆孔是否進入樁端持力層。

　　4 孔徑誤差

　　孔徑誤差主要是由于工人疏忽用錯其他規(guī)格的鉆頭，或因鉆頭陳舊，磨損后直徑偏小所致。對于樁徑800～1200mm的樁，鉆頭直徑比設(shè)計樁徑小30～50mm是合理的。每根樁開孔時，合同雙方的技術(shù)人員應(yīng)驗證鉆頭規(guī)格，實行簽證手續(xù)。

　　5 鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求

　　造成鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求的主要原因如下：

　　（1）場地平整度和密實度差，鉆機安裝不平整或鉆進過程發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致鉆孔偏斜。

　?。?）鉆桿彎曲、鉆桿接頭間隙太大，造成鉆孔偏斜。

　?。?）鉆頭翼板磨損不一，鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。

　?。?）鉆進遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時，鉆壓過高使鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。

　　控制鉆孔垂直度的主要技術(shù)措施為：

　?。?）壓實、平整施工場地。

　?。?）安裝鉆機時應(yīng)嚴(yán)格檢查鉆進的平整度和主動鉆桿的垂直度，鉆進過程應(yīng)定時檢查主動鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)立即調(diào)整。

　?。?）定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭，發(fā)現(xiàn)問題及時維修或更換。

　?。?）在軟硬土層交界面或傾斜巖面處鉆進，應(yīng)低速低鉆壓鉆進。發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜，應(yīng)及時回填粘土，沖平后再低速低鉆壓鉆進。

　　（5）在復(fù)雜地層鉆進，必要時在鉆桿上加設(shè)扶整器。

　　6 鉆孔塌孔與縮徑

　　鉆（沖）孔灌注樁的塌孔與縮徑從表面上看是兩個相反面，實際上產(chǎn)生的原因卻基本相同。主要是地層復(fù)雜、鉆進進尺過快、護壁泥漿性能差、成孔后放置時間過長沒有灌注砼等原因所造成。

　　鉆（沖）孔灌注樁穿過較厚的砂層、礫石層時，成孔速度應(yīng)控制在2米/小時以內(nèi)，泥漿性能主要控制其密度為1.3~1.4g/cm3、粘度為20~30s、含砂率≤6％，若孔內(nèi)自然造漿不能滿足以上要求時，可采用加粘土粉、燒堿、木質(zhì)素的方法，改善泥漿的性能，通過對泥漿的除砂處理，可控制泥漿的密度和含砂率。沒有特殊原因，鋼筋籠安裝后應(yīng)立即灌注砼。

　　7 樁端持力層判別錯誤

　　持力層判別是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵，現(xiàn)場施工必須給予足夠的重視。對于非巖石類持力層，判斷比較容易，可根據(jù)地質(zhì)資料的深度，結(jié)合現(xiàn)場取樣進行綜合判定。

　　對于樁端持力層為強風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖的樁，判定巖層界面難度較大，可采用以地質(zhì)資料的深度為基礎(chǔ)，結(jié)合鉆機的受力、主動鉆桿的抖動情況和孔口撈樣進行綜合判定，必要時進行原位取芯驗證。

　　8 孔底沉渣過厚或開灌前孔內(nèi)泥漿含砂量過大

　　孔底沉渣過厚除清孔泥漿質(zhì)量差，清孔無法達(dá)到設(shè)計要求外，還有測量方法不當(dāng)造成誤判。要準(zhǔn)確測量孔底沉渣厚度，首先需準(zhǔn)確測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應(yīng)采用丈量鉆桿長度的方法測定，取孔內(nèi)鉆桿長度＋鉆頭長度，鉆頭長度取至鉆尖的2/3處。

　　在含粗砂、礫砂和卵石的地層鉆孔，有條件時應(yīng)優(yōu)先采用泵吸反循環(huán)清孔。當(dāng)采用正循環(huán)清孔時，前階段應(yīng)采用高粘度濃漿清孔，并加大泥漿泵的流量，使砂石粒能順利地浮出孔口?？椎壮猎穸确显O(shè)計要求后，應(yīng)把孔內(nèi)泥漿密度降至1.1~1.2g/cm3。清孔整個過程應(yīng)專人負(fù)責(zé)孔口撈渣和測量孔底沉渣厚度，及時對孔內(nèi)泥漿含砂率和孔底沉渣厚度的變化進行分析，若出現(xiàn)清孔前期孔口泥漿含砂量過低，撈不到粗砂粒，或后期把孔內(nèi)泥漿密度降低后，孔底沉渣厚度增大較多。則說明前期清孔時泥漿的粘度和稠度偏小，砂粒懸浮在孔內(nèi)泥漿里，沒有真正達(dá)到清孔的目的，施工時應(yīng)特別注意這種情況。[Page]

　　9 水下砼灌注和樁身砼質(zhì)量問題

　　砼配制質(zhì)量關(guān)系到砼灌注過程是否順利和樁身砼質(zhì)量兩大方面，有足夠的理由要求我們對它高度重視。要配制出高質(zhì)量的砼，首先要設(shè)計好配合比和做好現(xiàn)場試配工作，采用高標(biāo)號水泥時，應(yīng)注意砼的初凝和終凝時間與單樁灌注時間的關(guān)系，必要時添加砼緩凝劑。施工現(xiàn)場應(yīng)嚴(yán)格控制好配合比（特別是水灰比）和攪拌時間。掌握好砼的和易性及砼的坍落度，防止砼在灌注過程發(fā)生離析和堵管。

　　9.1 初灌時埋管深度達(dá)不到規(guī)范值

　　我國JGJ 94-94規(guī)范規(guī)定，灌注導(dǎo)管底端至孔底的距離應(yīng)為300～500mm，初灌時導(dǎo)管埋深應(yīng)≥800mm。在計算砼的初灌量時，個別施工單位只計算了1.3m樁長所需的砼量，漏算導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量，初灌量不足造成埋管深度達(dá)不到規(guī)范值。另一方面，施工單位準(zhǔn)備的導(dǎo)管長度規(guī)格太少，安裝導(dǎo)管時配管困難，有時導(dǎo)管低至孔底的距離偏大，而導(dǎo)管安裝人員沒有及時把實際距離通知砼灌注班，形成初灌量不足導(dǎo)致埋管深度達(dá)不到規(guī)范值。

　　初灌砼量V應(yīng)根據(jù)設(shè)計樁徑、導(dǎo)管管徑、導(dǎo)管安裝長度、孔內(nèi)泥漿密度進行計算，且V≥V0+V1。

　　V0為1.3m樁長的砼量，V0＝1.2×1.3πD2/4（單位：m3）；1.2－樁的理論充盈系數(shù)；D－設(shè)計樁徑（m）。V1為初灌時導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量，V1＝(hπd2/4)（ρ＋0.55πd）/2.4 (單位：m3)；h－導(dǎo)管安裝長度（m）；d－導(dǎo)管直徑（m）；ρ－孔內(nèi)泥漿密度（t /m3）; 0.55－導(dǎo)管內(nèi)壁的摩阻力系數(shù)；2.4－砼的密度（t /m3）。

　　9.2 灌注砼時堵管

　　灌注砼時發(fā)生堵管主要由灌注導(dǎo)管破漏、灌注導(dǎo)管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的準(zhǔn)備時間太長、隔水栓不規(guī)范、砼配制質(zhì)量差、灌注過程灌注導(dǎo)管埋深過大等原因引起。

　　灌注導(dǎo)管在安裝前應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查，可采用肉眼觀察和敲打聽聲相結(jié)合的方法進行檢查，檢查項目主要有灌注導(dǎo)管是否存在小孔洞和裂縫、灌注導(dǎo)管的接頭是否密封、灌注導(dǎo)管的厚度是否合格。必要時采用試拼裝壓水的方法檢查導(dǎo)管是否破漏。灌注導(dǎo)管底部至孔底的距離應(yīng)為300～500mm，在灌漿設(shè)備的初灌量足夠的條件下，應(yīng)盡可能取大值。隔水栓應(yīng)認(rèn)真細(xì)致制作，其直徑和園度應(yīng)符合使用要求，其長度應(yīng)≤200mm。

　　完成第二次清孔后，應(yīng)立即開始灌注砼，若因故推遲灌注砼，應(yīng)重新進行清孔。否則，可能造成孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒下沉而使孔底沉渣過厚，并導(dǎo)致隔水栓無法排出導(dǎo)管外而發(fā)生堵管事故。

　　9.3 灌注砼過程鋼筋籠上浮

　　引起灌注砼過程鋼筋籠上浮的原因主要有如下三方面：

　?。?）砼初凝和終凝時間太短，使孔內(nèi)砼過早結(jié)塊，當(dāng)砼面上升至鋼筋籠底時，砼結(jié)塊托起鋼筋籠。

　　（2）清孔時孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?，形成較密實的砂層，并隨孔內(nèi)砼逐漸升高，當(dāng)砂層上升至鋼筋籠底部時便托起鋼筋籠。

　?。?）砼灌注至鋼筋籠底部時，灌注速度太快，造成鋼筋籠上浮。

　　若發(fā)生鋼筋籠上浮，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)措施，防止事故重復(fù)出現(xiàn)。

　　9.4 樁身砼強度低或砼離析

　　發(fā)生樁身砼強度低或砼離析的主要原因是施工現(xiàn)場砼配合比控制不嚴(yán)、攪拌時間不夠和水泥質(zhì)量差。嚴(yán)格把好進庫水泥的質(zhì)量關(guān)，控制好施工現(xiàn)場砼配合比，掌握好攪拌時間和砼的和易性，是防止樁身砼離析和強度偏低的有效措施。

　　9.5 樁身砼夾渣或斷樁

　　引起樁身砼夾泥或斷樁的原因主要有如下四方面：

　　（1）初灌砼量不夠，造成初灌后埋管深度太小或?qū)Ч芨揪蜎]有入砼內(nèi)。

　?。?）砼灌注過程拔管長度控制不準(zhǔn)，導(dǎo)管拔出砼面。

　　（3）砼初凝和終凝時間太短，或灌注時間太長，使砼上部結(jié)塊，造成樁身砼夾渣。

　?。?）清孔時孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?，形成沉積砂層，阻礙砼的正常上升，當(dāng)砼沖破沉積砂層時，部分砂粒及浮渣被包入砼內(nèi)。嚴(yán)重時可能造成堵管事故，導(dǎo)致砼灌注中斷。

　　導(dǎo)管的埋管深度宜控制在2～6米之間，若灌注順利，孔口泥漿返出正常，則可適當(dāng)增大埋管深度，以提高灌注速度，縮短單樁的砼灌注時間。砼灌注過程拔管應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮，并分別采用理論灌入量計算孔內(nèi)砼面和重錘實測孔內(nèi)砼面，取兩者的低值來控制拔管長度，確保導(dǎo)管的埋管深度≥2米。單樁砼灌注時間宜控制在1.5倍砼初凝時間內(nèi)。

　　9.6 樁頂砼不密實或強度達(dá)不到設(shè)計要求

　　樁頂砼不密實或強度達(dá)不到設(shè)計要求，其主要原因是超灌高度不夠、砼浮漿太多、孔內(nèi)砼面測定不準(zhǔn)。

　　對于樁徑≤1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的4％。對于樁徑＞1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的5％。對于大體積砼的樁，樁頂10米內(nèi)的砼應(yīng)適當(dāng)調(diào)整配合比，增大碎石含量，減少樁頂浮漿。在灌注最后階段，孔內(nèi)砼面測定應(yīng)采用硬桿筒式取樣法測定。

　　10 砼灌注過程因故中斷的處理辦法

　　砼灌注過程中斷的原因較多，在采取搶救措施后仍無法恢復(fù)正常灌注的情況下，可采用如下方法進行處理：

　　（1）若剛開灌不久，孔內(nèi)砼較少，可拔起導(dǎo)管和吊起鋼筋籠，重新鉆孔至原孔底，安裝鋼筋籠和清孔后再開始灌注砼。

　?。?）迅速拔出導(dǎo)管，清理導(dǎo)管內(nèi)積存砼和檢查導(dǎo)管后，重新安裝導(dǎo)管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注砼，待隔水栓完全排出導(dǎo)管后，立即將導(dǎo)管插入原砼內(nèi)，此后便可按正常的灌注方法繼續(xù)灌注砼。此法的處理過程必須在砼的初凝時間內(nèi)完成。

　　（3）砼灌注過程因故中斷后拔除鋼筋籠，待已灌砼強度達(dá)到C15后，先用同級鉆頭重新鉆孔，并鉆除原灌砼的浮漿，再用φ500鉆頭在樁中心鉆進300～500mm深，這樣就完成了接口的處理工作，然后便可按新樁的灌注程序灌注砼。

　　11 結(jié)語

　　引起鉆孔灌注樁質(zhì)量事故的原因較多，各個環(huán)節(jié)都可能會出現(xiàn)重大質(zhì)量事故。因此，在樁基工程開工前應(yīng)做好各項準(zhǔn)備工作，認(rèn)真審查地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件，實行會審和技術(shù)交底制度，做好現(xiàn)場試樁工作。施工過程抓好泥漿和砼質(zhì)量，詳細(xì)做好各項施工記錄，牢牢把好鉆孔、清孔和砼灌注等關(guān)鍵工序的質(zhì)量關(guān)，是防止質(zhì)量事故發(fā)生的行之有效的措施。