摘要: 结合工程实际提出了桥梁钻孔灌注桩施工过程中断桩的处治措施,详细介绍了钻孔灌注桩断桩处理过程中的取芯、清淤、压浆、验证等具体做法。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 21 施工准备 首先明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。
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
21 施工准备
首先明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。
22 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17.5~18.0m处就斜到桩壁以外,无法安排下道工序。同时,在钻机(可选用砼取芯机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,只是在灌注第一盘砼时没有封住导管,加上沉淀过快,导管在砼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3米范围内混凝土没有成型,发生断桩。
23 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浆进行置换处理。
但是采用7cm的钻杆要将桩底约3.5m3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。
为了防止埋钻事故的发生,根据清孔经验,先将钻头下到18.5m处不停地清孔,约半小时后有大量的中粗砂沿钻杆和孔壁陆续泛出。同时结合施工规范,根据清孔工作量准备足量纯碱(Na2CO3)和聚乙烯。纯碱的作用可使PH值加大,使土颗粒分散,使粘粒表面负电荷增加,为粘土吸收外界的正离子颗粒提供了条件,增加水化膜厚度,提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水量;聚乙烯的作用是提高泥浆的使用性能。用纯碱、聚乙烯加少量黄土配制成的泥浆用手抓粘而有滴的感觉,即可开始清孔。
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小时后基本排尽了孔底3.5m3的中粗砂,之后孔口周壁泛砂已很少,且从孔口涌出大量呈白色的、和清孔时配制的泥浆几乎一样的泥浆,这就可以判定孔底基本排尽中粗砂。为了防止孔底周壁中粗砂的涌入,在压浆前不能停止清孔。
24 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20.5m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。随后打开封闭的孔口壁,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17.5m处有新的断层或蜂窝现象产生,应将钻头定位于17.5~18m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小时压注,压力达到2MPa,共用去约2.1m3的水泥浆。
配制水泥浆时留下试件取样,28天试件强度达到32.5MPa,超过桩体原设计强度。
注浆主要是通过挤密填充补强来保证桩体底部质量。为了减少因水泥浆收缩而产生孔隙,可以在配制水泥浆时适当加入膨胀剂(按1∶10000比例)。
25 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小时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17.5~18m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 小结
从上述处理过程可以看出:
(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60cm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,按此方案处理断桩至少有三个优点:一是质量可靠;二是保证工期,正常10~15天即可处理完毕;三是成本大大降低,如果报废一根桩,需要费用至少15万元以上,按此处理仅需15万元左右即可。但是如断层发生在桩体中部,则方案确定则应慎之又慎。
(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刷孔壁,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10。