Question

【钻孔灌注桩断桩成因分析与预防处治】钻孔灌注桩断桩的原因

Answer 1

　　摘 要：钻孔灌注桩作为一种重要的基础形式被广泛地应用于房建、桥梁、码头及其它工程领域。由于各种因素的影响，在施工过程中断桩现象时有发生，本文就钻孔灌注桩断桩的成因及预防处治方法进行探讨。
　　关键词：钻孔灌注桩 断桩 预防 处治
　　 1.前言
　　钻孔灌注桩作为一种重要的基础形式被广泛地应用于房建、桥梁、码头及其它工程领域，它具有适用广泛、成本适中、施工简便等特点，目前已是一种比较成熟的施工技术。钻孔灌注桩属于隐蔽工程，在施工过程中易受环境、地质、施工工艺、技术水平及人员素质等各种因素影响，若措施控制不严，就有可能在施工中产生各种质量问题，以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以必须高度重视并渣银严格控制钻孔灌注桩的施工质量，作好预防及处置措施，以利于工程的顺利实施。
　　 2.断桩产生的原因分析
　　断桩是由于桩基混凝土的某一部分和全部端面段受泥浆或泥砂浸入，破坏了桩的整体受力形态，形成废桩。造成断桩的因素是各种各样的，具体分析起来，断桩产生的原因有以下几个方面：
　　（1）初灌混凝土量不足。在开始灌注时，由于导管底端离孔底太大或第一罐混凝土量测算不准，造成初灌后导管埋管深度不够或导管根本就没埋入混凝土内，从而造成初灌混凝土与后续灌注的混凝土分离而发生夹层断桩。
　　（2）导管拔管长度控制不准，导管被拔出混凝土面。由于测量已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管拔管长度控制不准，可能会出现导管埋深过小或拔脱提漏现象，形成夹层断桩。特别是灌注后期，易将泥浆中混合的沉渣或坍土层误认为是混凝土表面。
　　（3）混凝土初凝和终凝时间太短。若混凝土初凝和终凝时间太短或灌注时间过长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣。若采用法兰盘连接的导管埋深过大，加上混凝土灌注时间过长，混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，导管提升阻力加大的，容易造成连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。
　　（4）孔内悬浮的砂粒太多。若清孔后孔内悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中，砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内造成桩身夹渣断桩。
　　（5）导管堵管。灌注混凝土时发生堵管的原因很多，主要有以下几方面：①使用的原材料不合格；②混凝土配制质量差；③灌注导管破漏；④灌注导管底距孔底深度太小；⑤完成二次清孔后灌注混凝土的准备时间太长；⑥隔水栓不规范；⑦导管埋深过大。出现堵管后，若处理不当，容易导致混凝土灌注中断，从而可能造成断桩事故的发生。
　　（6）井壁坍塌。若工程地质情况较差或受水位涨落等因素的影响，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等, 而施工单位技术水低、经验少或处理不当，容易造成泥砂性断桩。
　　（7）机械故障或停电造成施工不连续。机械故障或停电造成混凝土灌注中断，在混凝土终凝前无法连续施工，从而造成断桩。另外，机械故障或停电机可能使得无法向井内补水，可能会出现井中水位突然下降，引起井壁坍塌，从而造成断桩。因此，做好施工组织，认真对待灌注前的准备工作, 这对保证桩基的质量是也十分重要的。
　　 3.断桩的预防措施
　　针对上述分析，可通过下列措施加以预防，从而可以避免或减少断桩事故的发生。
　　（1）选用合格的原旦梁虚材料。要选用初凝时间不早于2.5h的水泥，对于桩较长，桩径大，灌注时间较长者，可在首批混凝土中掺入缓凝剂；严格控制粗骨料最大粒径，最大粒径不大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，细骨料的级配选择良好模燃的中砂，同时注意剔除细骨料中的大卵石。
　　（2）严格控制混凝土的拌制质量。最大限度地降低实际生产与试验配合比设计之间的偏差，施工过程中要及时做好材料含水量的检测，做好拌料的计量工作，采取重量比控制，保证用水量和含砂率不至产生较大偏差，保证混凝土的和易性和流动性，其坍落度控制在18～20cm 之间。
　　（3）要严格按规范要求进行清孔。对于含有粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔，有条件时优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时，前阶段应采用高黏度泥浆清孔，并加大泥浆泵的流量，使砂石粒能顺利地浮出孔口。灌注前，必须对孔底沉淀层厚度再进行一次测定，如厚度超过规定，需进行二次清孔，可用灌注导管做吸泥管用空气吸泥机清孔，或对孔底高压射水或射风3～5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注混凝土。
　　（4）做好导管的安装检查及提升。导管在安装前应有专人负责检查，查看导管是否存在孔洞、接头是否密封、导管的厚度是否合格等，并在使用前进行水密承压和接头抗拉试验。导管安装时，导管底端至孔底的距离应为0.3～0.5m，初灌时导管首次埋深应不小于1.0m。混凝土灌注过程中，应确保导管的埋置深度控制在2～6m之间，拔管有专人指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋管深度≥2m。
　　（5）做好灌注前的施工组织。混凝土灌注前应确保人员、设备到位，做到人员有组织、设备有备用。完成二次清孔后应立即灌注混凝土，单桩混凝土灌注时间宜控制在1.5倍混凝土初凝时间内。
　　 4.断桩的处治措施
　　 4.1灌注初期的断桩
　　若刚开灌不久，仅仅灌注了数米就因故中止，而且确实不能在短时间内恢复灌注，则应立即拔出导管，用气举法吸渣，将孔内尚未凝结的混凝土清除干净，然后重新灌注。4.2灌注中止引起的断桩
　　在灌注因故中止，孔内混凝土已凝结，灌注混凝土的量较少时，可割除混凝土面上钢筋笼，趁混凝土强度低时重新钻孔，钢筋碎断后可用电磁铁吸除，在重新安装钢筋笼和清孔后再灌注混凝土；当灌注混凝土的量较大时，断桩位置较深时，可采用水下接桩方式处理，先用同级钻头重新钻孔，钻除原灌混凝土的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300～500mm深进行接口处理，完成清孔后，便可按新桩的灌注程序灌注混凝土。当断桩位置较浅且地下水不多时，可采用沉井接桩处理，根据设计提供的地质资料采用井点降水开挖，C20钢筋混凝土进行护壁，挖至桩身缺陷处，利用人工凿毛并清洗，按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。4.3混凝土灌注成桩后发现的断桩
　　当灌注成桩后经超声波检测发现桩身有空洞、断桩现象，可采用以下常用的方法进行处理：
　　（1）原桩复位。对超声波检测出的断桩，在原桩位钻孔，重新灌注一根新桩，以做到最为彻底的处理。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。
　　（2）桩芯凿井法。这种方法说起来容易做起来难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为80cm的井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工方法灌注膨胀混凝土。此方法日进度缓慢，如果遇到个别桩水处理不好、降不下去，更是困难重重，导致质量、工期和经济上的重大损失。
　　（3）高压旋喷注浆补强。高压旋喷注浆是通过在桩顶钻孔，然后利用高压水气对桩基空洞、夹泥断桩等缺陷薄弱部分进行切割清洗，使软弱、细小物质脱离桩体，由水气带出孔外。注浆后，在高压浆液射流作用下，缺陷部位无法切割清走的较大颗粒混凝土与浆液充分混合，并凝固成强度很高的灌浆固结体，从而提高桩基承载力，以满足使用要求。
　　 5.结束语
　　总之，从上面的分析看，虽然断桩的产生有着很多原因，只要我们认真分析清楚断桩产生的原因，找出相应的预防措施，断桩是可以避免的。如果产生了断桩,我们还应采取相应的处理措施。
　　参考文献：
　　[1]王永新.钻孔灌注桩断桩原因分析和处理措施[J].公路交通技术，2006（4）
　　[2]王仁.桥梁钻孔灌注桩常见质量缺陷原因分析及防治[J].山西建筑，2004（4）
　　[3]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册：桥涵（上）.人民交通出版社，2000-3-1