钻孔灌注桩断桩处理与预防措施探讨

钻孔灌注桩断桩处理与预防措施探讨

李秧林

摘要：本文对青兰高速工程中钻孔灌注桩在施工过程中出现的断桩问题和产生的原因进行合理分析，提出了切实可靠的预防与处理措施。从而保证了桩基施工质量，减少了不必要的损失。

关键字：灌注桩、断桩、原因、处理、预防

0 引言

钻孔灌注桩由于其施工设备简单、易于操作而被广泛应用于桥梁建设中，目前已形成了一套比较成熟的施工技术。但是由于钻孔灌注桩的施工受多种因素影响，处理不当容易引起断桩，造成不必要的损失。因此本文结合青兰高速公路邯郸至涉县段13合同灌注桩施工经验，对以往断桩的原因进行分析，总结断桩的一般处理方法，并且对断桩的预防措施进行探讨，供同行参考借鉴。

１ 概述

青兰高速公路邯郸至涉县段处于冲洪积平原，路线经过地区地表河流较发育，地下水属第四系松散层类孔隙水和碎屑岩类裂隙水含水系。地下水主要赋存于第四系多层交叠的各种砂、卵砾石层、亚砂土的孔隙中以及砂岩类裂隙中，是一个多种成因的含水地质体。本标段全长5.1公里，大桥1座长331.5米，中桥1座长45米，小桥3座长78米，共有桩基数量249颗。如果经常出现断桩事故，不但影响项目施工进度，而且带来不必要的工程经济损失，为了减少不必要的损失，必须提高工程管理和施工水平，本文主要分析断桩产生的原因，介绍针对断桩问题采取的预防和处理措施。

２ 断桩产生的原因分析

断桩是指灌注桩在混凝土灌注过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，桩基的整体性受力形态受到破坏，从而形成废桩。常见的断桩原因大致可分为以下几种情况：

（1）由于混凝土坍落度过小，或由于石料粒径过大、导管直径较小，在灌注过程中堵塞导管，且在混凝土初凝前无法疏通好，不得不提起导管，形成断桩。

（2）由于运输或等待时间过长等原因使混凝土发生离析，又没有进行二次搅拌，灌注时大量骨料卡在导管内，不得不提出导管进行清理，引起断桩。

（3）由于水泥结块或者在冬季施工时因集料含水量较大而冻结成块，搅拌时没有将结块打开，结块卡在导管内，而在混凝土初凝前不能疏通好，造成断桩。

（4）混凝土灌注过程中发生塌孔，无法清理，或使用吸泥机清理不彻底，使灌注中断造成断桩。

（5）由于检测和计算错误，导管长度不够使底口与孔底距离过大，首批灌注的混凝土不能埋住导管底部，从而形成断桩。

（6）在提拔导管时，盲目提拔，将导管提拔过量，使导管底口拔出混凝土面，或使导管口处于泥浆层，形成断桩。

（7）在提拔导管时，钢筋笼卡住导管，在混凝土初凝前无法提起，造成混凝土灌注中断，形成断桩。

（8）导管接口渗漏，使泥浆进入导管，在混凝土内形成夹层，造成断桩。

（9）处理堵管时，将导管提升到最小埋置深度，猛提猛插导管，使导管内混凝土连续下落与表面的浮浆、泥土相结合，形成夹泥缩孔。

（10）导管埋置深度过深，无法提起导管或将导管拔断，造成断桩。

（11）由于其他意外原因（如机械故障、停电、材料供应不足等）造成混凝土不能连续灌注，中断时间超过混凝土初凝时间，致使导管无法提起，形成断桩。

3 断桩的处理措施

断桩处理难度较大，处理费用和占用时间较多，一旦出现断桩时，应及时根据断桩的原因和部位慎重处理。这里对断桩的常用处理方式进行介绍，常用的处理措施有一下几种：

（１）灌注初期的断桩处理。灌注初期，若仅仅灌注了数米就因故中止，而且在短时间内不能恢复灌注，则应立即拔出导管，此时孔内混凝土面高度较小，钢筋笼可以拔出，用导管将孔内尚未凝结的混凝土吸出，清除干净或重新成孔。

（２）孔内混凝土面高度较高时的断桩处理。断桩时孔内混凝土已有相当数量，混凝土桩身长度较大时（一般为10~20ｍ左右），在混凝土初凝前可以用二次导管插入法，将导管底端加一底盖阀，插入混凝土面以下约１ｍ，导管上料斗内注满混凝土时，将导管提起约0.5ｍ，底盖阀脱掉，即可继续进行水下混凝土灌注施工。由于导管插入要克服泥浆的浮力，如果混凝土表面距断桩处距离较大时，导管插入困难，则不宜采用。另外，如果混凝土已经初凝，无法采用二次导管插入法，则可考虑割除部分钢筋笼，趁混凝土强度还较低时用冲击钻将混凝土连同钢筋笼全部冲碎清除，必要时，可将冲碎的钢筋采用电磁铁吸除。

（３）断桩位置距地面距离不大时的断桩处理。如果断桩位置距地面距离不大，可以采用接桩的处理办法。接桩一般用人工挖孔，清除桩顶残渣，再接钢筋笼，浇筑混凝土至设计标高，施工时要特别注意接头质量和施工安全。当混凝土面距地面很近时，也可以采用明挖立模浇筑的办法接到设计标高，但回填时必须分层夯压密实。特殊情况可采用内套钢护筒接桩处理的办法，即在混凝土灌注中止时，混凝土面离孔口不足2ｍ，而且混凝土已经终凝并达到一定强度，用冲击钻直接进行冲碎清除有一定困难且代价很高时，则可制作一个比现有护筒稍小而比钢筋笼直径稍大，尽量接近设计桩径的钢护筒，从外护筒与钢筋笼之间放入孔内，可直至混凝土面，然后采用一个比钢筋笼直径稍小的牙轮钻，从混凝土表面扫除1ｍ，以清除表层混凝土，完成后立即灌注混凝土。

4 断桩的预防措施

断桩是严重的质量事故，一旦断桩将带来严重的工期损失和经济损失，因此，断桩事故应以预防为主。本人结合青兰高速灌注桩施工经验，对灌注桩施工前的一些有效的预防措施总结如下：

1）认真做好灌注前的准备工作。a.导管吊装前，先在孔外进行试拼装，按规定进行水密、承压和接头抗拉试验，合格后，从下至上编列号码，并标上累计长度吊入孔内正式拼装时，将导管置于孔中心，按预编号码和圆周方向拼装，拼装完后进行升降试验；b.计算出首批混凝土用量，保证导管初次埋置深度不小于1m；灌注首批混凝上前，检查导管下口与孔底的高度是否合适，一般宜为25cm~40cm；c.检查隔水栓尺寸是否适合及其在导管内是否畅通；d.选好水下混凝上的配合比，确保混凝上拌合物具有良好的和易性。粗骨料优先选用卵石，如采用碎石，宜适当增加含砂率，粗骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6~1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于4cm，细骨料选用级配良好的中砂；为确保首批混凝上在灌注时始终保持必要的塑性和流动性，防止粘于孔壁或钢筋笼上，或被后灌混凝上顶破，可通过试验在首批混凝中掺入缓凝剂；e.检算导管吊装设备的吊装能力，保证具有一定的安全储备；检查混凝上搅拌机、配料机、输送泵等设备是否工作正常；f.配备好水泵、吸泥机和高压射水管等设备，以便于灌注混凝土期间保持井孔内水头和及时处理灌注故障。

2）混凝上拌合物运至灌注地点时，检查其均匀性和坍落度等，坍落度一般宜为18cm~20cm，如不符合要求，进行一次拌和，二次拌和仍达不到要求，不得使用，以防止堵管。

3）水下混凝上灌注要连续进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间，混凝上拌合物随运随即灌注，不要聚集人量拌合物一次灌注，当导管内混凝土不满时，应徐徐地灌注，以免导管内造成高压气囊，将两节导管间的橡皮垫压出，导致导管漏水。

4）水下混凝土灌注过程中，应采取以下措施预防塌孔：a.经常保持井孔内水头，特别是潮汐地区或水位涨落甚急的河流和有承压力地下水地区，以防止塌孔；b.保持导管位于中心位置垂直上下移动，防止导管碰撞钢筋笼引起塌孔；c.当混凝土面接近钢筋骨架底部1m左右时，要放慢灌注速度，以减小凝上的冲击力，当混凝上拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，恢复正常灌注速度，防止钢筋骨架上浮引起塌孔。

5）在混凝上灌注过程中，采用绳索吊测锤（测绳采用尼龙尺，测锤重量不小于4kg）在孔内试探的方法测定已灌注混凝土表面标高，并结合已灌注混凝土数量，判断导管埋置深度，及时调整导管埋深，保证份管理深在2m~6m范围内。灌注将近结束时，由于首批混凝上表而的沉淀物增厚，采用绳索吊测锤试探容易造成误判，致使提漏形成夹层断桩，应采用取样盒直接取样，以鉴定良好混凝土而的位置。

6）注意天气情况，搞好混凝上的调配工作，合理安排施工工序。尽可能把施工时间安排在天气好的时候进行，一旦遇上突然下雨，必须争取一次性灌注完毕，如因气候确定无法继续灌注，可按以下办法处理：首先测出灌注深度，计算出导管的埋置深度，然后起吊设备，缩小导管的埋置深度，根据经验，一般以30cm~40cm的埋深为宜，雨停后应立即把剩余的混凝上全部灌注完，停滞时间不宜超过45min。

５ 结语

虽然钻孔灌注桩施工属隐蔽性工程，在施工过程中无法直接观察到其内部情况，同时影响灌注桩施工质量的因素也带有不可预见性，但只要灌注前认真做好预防工作，还是可以避免出现断桩现象，减少没必要的工期损失和经济损失，青兰高速公路邯郸至涉县段13合同总共249根灌注桩全部合格，没有出现断桩现象，这就是一个有力的佐证。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041—2000）.北京:人民交通出版社,2000

[2]凌志平,易经武.《基础工程》[M].人民交通出版社,1997

[3] 郭明荣.水下灌注桩混凝土桩断桩的预防与处理 [J].山西建筑 2009,2 :124-125