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桥梁灌注桩工程质量控制探讨

2018-02-17欧秀英陆建军

西部交通科技 2018年5期
关键词:质量事故漏浆孔壁

欧秀英,陆建军

(1.广西壮族自治区阳朔公路管理局,广西 阳朔 541999;2.广西路建工程集团有限公司,广西 南宁 530001)

0 引言

桩基作为桥梁最重要的基础部分,其施工质量直接影响桥梁的整体质量,施工中因使用工艺不当、施工组织设计不到位,管理不严,导致斜孔、漏浆、塌孔、卡锤、埋锤、掉锤、地面塌陷、串孔、断桩等质量事故时有发生。

1 工程概况

览胜桥位于阳朔县新城区政府办公区的西侧,由北向南跨越田家河,桥梁中心桩号LSLK0+719.174,全跨径组合(37+60+37)m,主跨为等截面悬链箱型拱,边跨为拱梁组合结构,拱圈为等截面圆曲线拱,腹拱、次腹拱均采用等截面箱型拱,桥梁总长度为142.28 m,桥梁横向四幅设计,总宽约48 m。工程项目所处位置地质构造较复杂,雁山断裂、白沙断裂从新城区经过,两条断裂大致平行。现场勘察资料显示基岩为灰岩,基岩上覆厚度不等的第四系粉质黏土、中砂、卵砾砂。石灰岩岩溶较发育,在勘察场地内未发现断裂构造踪迹。

2 施工难点

(2)汛期长,洪峰多。金宝河(九大水库)、遇龙河、栗木河是漓江的分支,三河在大榕树下游合流汇入田家河,经过新城区在阳朔东街流入漓江。经统计,2016-05-08,遭遇特大洪水,九大水库泄洪,田家河水位上涨12 m,2017-07-02,遭遇更大洪水,九大水库和漓江上游青狮溏水库同时泄洪,田家河上游三河洪水泛滥,下游漓江反灌顶托,水位上涨高达23 m,当时桩基队伍已进场施工,机械设备全部被泡,项目部一楼全部被淹。

(3)岩土层结构变化大。本场地位于喀斯特地貌区,场区岩溶裂隙发育,溶洞和土洞分布无序,大小不等,形态各异。岩性较单一,但差异风化作用强烈,岩面坡度变化很大,对施工将产生不利影响。

3 桩基施工中发生的常见质量事故

在览胜桥桩基施工中,常见的质量事故均有发生,如斜孔、漏浆、孔壁坍塌、卡锤、埋锤、掉锤、地面塌陷、钢筋笼上浮、串孔、断桩等等。分述如下:

(1)斜孔。全桥约20%的桩基施工存在斜孔现象,根据勘察报告,场地内灰岩岩面凹凸不平,埋深相差悬殊,坡度变化很大。桩基施工过程中容易出现滑桩、悬桩、半悬桩等质量问题,在荷载作用下,可能产生桩基失稳。

(2)漏浆、孔壁坍塌、地面塌陷。68#桩冲锤正常冲孔钻进过程中,发生泥浆突然快速漏失,地面瞬间塌陷,钢护筒坠入孔内的质量事故。原因分析:68#桩在层底深度11.40 m以下有2.6 m高的溶洞,充填砂土、卵石及黏性土,上面覆盖厚8.2 m的冲洪积土层和3.2 m的微风化灰岩层。地基存在临空面,施工遭遇溶洞时,泥浆大量流失,水动力条件急剧变化,水力起降迅速增大,加上岩溶真空或负压吸蚀作用,产生水土流失,孔壁失稳,溶洞顶板发生变形坍塌,而引起地面塌陷。

处理措施:用片石和黏土回填至地面,等15 d以上,地层稳定后重新开孔冲击钻进。

经验教训:桩基施工前,进行溶洞注浆处理,既止水又有助于桩基成孔。

(3)钻进时塌孔。2#桩连续发生两次钻进时漏浆、孔壁坍塌质量事故,第二次发生漏浆、孔壁坍塌事故时钻杆被卡在孔内无法拨出。原因分析:因施工单位和其它外界因素等影响,施工单位桩基正常开工时已接近汛期。为赶工期,施工单位将卷扬机带动冲锤自由落体冲击钻进改为了旋挖钻机钻进,但没有调整泥浆的性能,相对密度和黏度太小。钻进时没有控制好钻进速度,进尺过快,保持不住泥浆面水头高度,大量漏浆。经验证明,岩溶、裂隙发育地段,不适用旋挖钻机成孔。

成语中有很多名词用作动词的现象,比如“绳之以法”中的“绳”,本来指的是墨线,这里的意思是纠正。“兵不血刃”中的“血”,原意指鲜血,这里指血染。“相形见绌”中的“形”,原意指形状,这里指比较。[3]

(4)灌注混凝土终孔时塌孔。106#桩浇灌快要终孔时,混凝土瞬间塌落消失不见。原因分析:106#桩层底深度5.1 m以下有8 m高的溶洞,充填卵石有黏性土,溶洞下9.72 m的微风化石灰岩层有垂直裂隙。并且与106#相邻的107#桩在与106#桩相近底层深度有11.10 m高的溶洞,充填流塑至软塑状黏性土及砂卵石,漏水。故判断混凝土是往107#溶洞方向滑走。现场采取的处理措施为持续补灌混凝土直至成桩。

(5)串孔。18#桩混凝土灌注时发生与2#桩串孔的质量事故。施工单位安排相邻的18和2#同时施工,两孔岩溶存在连接性,是导致串孔质量事故发生的原因。

(6)断桩。106#桩成桩后超声波检测结果显示,桩底沉渣过厚,桩底往上1.8 m处有夹层。106#桩塌孔事故发生突然,混凝土不能及时补充供应,中止时间过长,是产生断桩的主要原因。施工单位对该断桩进行了修补处理,处理程序为:确定工作孔位置→钻工作孔→清孔→用高压水旋喷切割断面层→清除沉渣和夹层不密实疏松体→清桩→对断桩部位进行压浆补强或置入钢筋束后灌浆处理→检测。该桩最终检测结果评定为二类桩。

4 经验总结

览胜桥场地处于岩溶强发育区,部分钻孔揭露较多溶洞,多呈串珠状发育,局部溶洞规模较大且大部分充填,另局部基层埋藏深,与附近钻孔揭露情况差异很大,岩面起伏大,对施工有不利影响。施工时必须采取预防措施并制定应急方案。

(1)览胜桥勘察钻孔见洞率27.6%,部分溶洞呈串珠状发育,溶洞埋深1.4~18.80 m,大部分出现漏水现象。本次勘察钻入基岩深度≥5 m,如果增加入岩深度,可能钻孔见洞率会大幅提高。在桩基施工前,可根据溶洞、溶隙的发育规模和连通性、充填物性质和充填情况,按以下方案分别采用工艺注浆施工技术,对溶洞、溶隙进行填充、加固。

①本场地部分溶洞较大,洞高在0~20.3 m,大部分有充填,钻探过程中多漏水。对洞高较大且无充填或充填或半充填的溶洞,可考虑采用高压注入低标号素混凝土或水泥砂浆填堵,阻隔岩溶通道的连通;对于局部较大溶洞,可考虑采用钢护筒方案。

②对半充填的小型溶洞,可用花管低压注入水泥浆或水泥和水玻璃双液浆。

③对全充填的溶洞、溶隙,采用袖阀管中压加固注浆。

(2)桩基冲击成孔施工时,就详细了解桩位钻孔资料,根据施工方案配制优质泥浆护孔,合理布置泥浆池,预备填充溶洞或防塌孔的应急材料。在冲孔过程中遇溶洞时按以下措施处理。

①在溶洞范围内冲击成孔施工时,绷紧钢丝绳,小冲程低打紧击,在冲孔至离溶洞顶板1 m左右时,加大泥浆比重,用小冲程进尺,逐渐将溶洞顶板击穿。

②穿越溶洞时,密切注意钢丝绳情况,判断是否斜孔。若出现斜孔,先回填片石至弯孔处0.5 m以上,再用锤牙好的桩锤进行修孔。修孔时低打紧击,慢慢将陡斜岩面修整成水平台阶,直到整个冲锤施工接触面为均质岩面才结束修孔操作。右溶沟、溶槽内施工时,可抛填片石,保持冲锤的作业面强度均匀,以减少斜孔和卡锤。

③发现漏浆异常情况,马上提升冲锤至孔口,按比例抛填片石和袋装碎块石和黏土混合料(1∶3),扎紧口袋,抛填量为填充桩芯高度1.5~2 m,使泥浆面不再下降并稳定,采用绷紧钢丝绳小冲程轻打挤压堵塞溶洞内通道,形成泥石护壁护孔。如此反复操作,直到不再漏浆为止,转入小冲程冲孔固壁成孔,顺利穿越溶洞。

(3)览胜桥基础设计桩间距较小,施工过程中存在一定的影响。18#桩有两处洞高2.9 m和5.4 m的填充溶洞,2#桩是微风化石灰岩层,裂隙发育,没有溶洞。根据以往经验,钻探揭露无溶洞,桩基施工却发现大溶洞,钻探揭露一层溶洞,桩基施工却遇到两层或多层溶洞(串珠状溶洞),览胜桥岩溶强发育,因此判断18#和2#之间岩溶存在连通性。在施工过程中应注意其相互影响,安排合理的施工工序,确保施工质量和安全。

(4)对于场内频频发生的斜孔质量问题,分析发现施工单位采用的是自制简易冲击钻,配的是四瓣冲击锤,质量偏轻,重心偏高。根据经验,六瓣冲击锤在本场内地质情况下,成孔比四瓣冲击锤圆顺、规则,成桩比四瓣冲击锤小,效率比四瓣冲击锤高。针对发生的斜孔质量问题,除了前文第(2)点第②条提到的,还应采取以下预防处理措施:在锤型选择上应尽量选用质量大、重心低、锤瓣5~6瓣的冲击锤。成孔时随时观察桩锤的磨损和变形程度,及时修补桩锤,严禁底部上大下小时仍继续使用;冲击成孔应小冲程开孔,使初成孔的孔壁坚实、竖直、圆顺,能起到导向作用;冲击锤超过锤全高冲程后,再正常冲击。掏渣或停锤时,保持泥浆面水头高度。

(5)场内除上述常见质量问题外,钢筋笼上浮、护筒卷边变形、卡管、堵管、偏位等现象时有发生,施工单位应加大管理措施,避免甚至杜绝此类因管理不严而引发的质量问题。

5 结语

桩基施工过程中的每道工序都有可能出现质量不稳定点。一旦发生质量事故,处理技术要求高、难度大、费时费工费钱,有时处理一根桩,就要花费好几个月甚至更长的时间,给工程带来的损失难以估计。事故处理的最好方法是避免发生事故,应在开工前收集调查相关资料,正确选择施工工艺、施工机械设备,完善施工组织设计和施工管理措施,做到事前和事中控制为主、事后处理为辅,要避免发生质量事故,关键是预防,重点是管理,细节决定成败。

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