浅谈钻孔灌注桩断桩的原因及处理方法

来源:用户上传      作者: 李茂儒 徐忠

　　结合桥梁钻孔灌注桩施工工程实例，对发生灌注桩断桩的常见原因进行过了分析，介绍了发生断桩后的处理方法。
　　
　　随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩这一基础形式以其施工简单，适应性强，成本适中等特点，被广泛应用于公路桥梁及其他工程领域的基础施工中。但是由于灌注桩属于隐蔽工程，若施工中稍有不慎或疏忽，就会出现灌注桩断桩的质量事故。以下就断桩产生的原因做一简单分析，并介绍一些有关处理断桩的工艺方法。
　　
　　1.断桩形成原因分析
　　（1）灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。
　　（2）在灌注过程中，导管埋深过大、灌注时间过长、混凝土初凝过快所导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。
　　（3）由于人工配料随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。
　　（4）因工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，钻孔速度过快致使泥浆护壁较薄，或是钻孔速度过慢致使土层扰动过大，因而在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等造成类泥沙性断桩。
　　（5）另外，导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。
　　
　　2.处理方案
　　2.1原位成桩
　　对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。施工中发现的采用将孔内回填土经沉淀后用冲击锥或回旋钻二次成孔、重新浇筑，成桩后检测出断桩的则采用冲击锥对坏桩进行冲击二次成孔，重新浇注。
　　2.2接桩
　　施工中发现断桩或是成桩后检测为断桩的，断桩位置不深的可以采用接桩处理。施工中发现断桩的立即停止砼浇筑并用粘土回填至原地面，经沉淀稳定后开挖处理。采用接桩方法处理桩体完整性较好，桩身质量可以有效控制，但需同步实施安全防护措施，进行有效安全监管。
　　2.2.1 浅层断桩接桩 直接开挖至断桩处，凿除断桩以上砼，对断桩面进行清理、冲洗、凿毛，重新制作钢筋笼焊接安装，架立钢模，浇筑混凝土。
　　2.2.2 深层断桩接桩 断桩位于地面以下较深位置的，如果土层情况良好，可以采用钢板支护基坑加钢护筒下沉组合处理方式，也可以采用大基坑套小基坑方法开挖至断桩处。
　　举例：φ1.2陆上桩桩长55m，浇筑完成后经检测发现在地面以下17m处发生断桩现象，该桩周围无已成桩桩基和建筑物，且地质土层较好，拟采用基坑围堰和钢护筒下沉组合处理措施。
　　（1）钢板桩长度确定。根据确定的方案，拟采有单层德国拉森400钢板桩围堰进行施工，考虑到断桩位置在地面以下17m ，封底混凝土考虑0.2m，钢板桩长度采用12m，开挖深度为7.2m，钢板桩在垫层以下的锚固深底为4.8m。基坑开挖完成后，将坑内的积水抽干，进行坑底整平浇筑封底砼。地下水位较高则在基坑四周开集水槽，采用潜水泵在集水坑内抽水或者四周布设滤水管进行井点降水两种方式排出基坑积水。
　　（2）钢板桩围堰尺寸和数量确定。如果围堰尺寸大，成本高，围堰尺寸小，对下一道工序的钢护筒施工时没有空间，人工操作不方便，为了既方便施工，又降低成本，计划围堰尺寸比护筒大2-3m。
　　（3）钢围囹层数设置。在距顶部0.8m处设置一层围囹与支撑道内支撑.共设三层围囹。第一层围囹与支撑中心距桩顶0.8m，第二层与第一层中心距为2.8m，第三层与第二层中心距为2.8m。
　　（4）围堰内开挖。围堰施工完成后，用长臂挖机进行开挖，开挖至围堰下面7.2米时，空压机人工凿除露出的桩身砼，进行下面下沉钢护筒的工作。
　　（5）钢板桩的插打。为防止钢板桩插打时发生跑位现象，在定位桩施打完毕后，在钢板桩位置的直线方向放置两道导向钢板桩，并与角桩焊接成夹板形式，在钢板桩施打时起有导向和准确定位作用。
　　钢板桩的准备工作完成以后，按插桩顺序堆码。堆码层数最多不超过四层，每层用垫木搁置，垫木高差不得大于10mm，上、下层垫木中线应在同一垂直线上，允许偏差不得大于20mm，以保证钢板桩的形状。在钢板桩施打过程中，必须严密监测钢板桩的垂直度，发现有钢板桩倾斜的现象，用复式滑车组加钢丝绳拉住桩身，边拉边打，逐步纠偏。钢板桩合拢后，再将未打到设计标高的桩逐一复打到位，保证钢板桩围堰顶口标高基本一致。
　　（6）钢护筒下沉及安放。用12mm钢板卷制成1.8米直径、长度为12m的钢护筒，用振动锤振动下沉至该桩的缺陷处以下2米，钢护筒下放到位后用空压机人工凿除桩身砼。
　　（7）凿除桩身砼、绑扎钢筋。凿除桩身砼按挖孔桩考虑，凿除时，应注意施工安全。井口围护应高出地面0.3m以上，防止土、石、杂物落入孔中伤人。挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。挖孔时，如孔内二氧化碳含量超过0.3%，或孔深超过10 m时，应采用机械通风。
　　原桩基钢筋在断桩面以上1m处截断，截断的钢筋应吊出做报废处理，重新制作钢筋笼吊如护筒内，与原钢筋笼预留筋焊接固定。
　　（8）浇筑混凝土。清理断桩处砼表面使其新老混凝土结合密实，用导管浇筑与桩身同标号的混凝土，待处理后所浇砼强度达到桩身混凝土强度时进行声测验桩，确定断桩处理质量达到要求，再进行后续工程的施工。
　　2.3注浆法
　　在桩身钻2个孔，钻孔深达到断面桩位置以下2m处，用高压水冲洗，将夹泥及松散的砼碎渣从孔内冲出或放出，再压水泥净浆。注浆法投入成本和施工安全隐患较少，缺点是桩身完整性和质量难以完全控制，具有一定风险性，不可控的风险主要是断层处是否能清理干净不能得到直观控制。
　　
　　3.结语
　　断桩是一种严重的质量事故，不仅给国家造成重大的经济损失，还会影响大桥的安全性。因此，要充分重视施工过程中的安全管理，采取一切必要的质量控制手段，预防和减少断桩事故的发生。一旦发生断桩事故，要及时采取补救措施，把断桩产生的不利影响降到最低程度。
　　参考文献
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　　（作者单位：杭州市交通工程集团有限公司浙江杭州310007）

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