关于灌注桩沉渣厚问题的探讨

□武银川

关于灌注桩沉渣厚问题的探讨

□武银川

分析灌注桩沉渣厚问题，找出沉渣厚原因，提出机械穿插、降低水温解决沉渣厚的措施，以其提高灌注桩的质量和承载力。

在灌注桩施工中，一般只注重混凝土的质量而往往忽视沉渣问题，严格控制沉渣厚度是关系到桩柱质量好坏及承载力大小的一个关键性问题。尤其在缺乏施工机械设备和量测仪器的情况下更是如此。本文在分析造成沉渣厚原因及桩柱质量危害的同时，采取一些措施来控制沉渣厚度，确保桩柱质量和设计承载力。

1.沉渣厚对桩基质量的影响

1.1 造成混凝土离析

造成混凝土离析的原因很多，主要与孔底灌注有关。一是在安装导管时误测沉渣高度，致使导管插入沉渣中；二是在安装导管及混凝土灌至孔底的一段时间内，继续下沉的泥沙把导管掩埋。所以，在灌注混凝土时冲不开沉渣使导管中的泥浆受到压缩。随着导管中混凝土的增高压力逐渐加大，当压力超过一定数值时，泥浆从混凝土的空隙中或沿管壁逐渐上升直至管口。流动的泥浆把混凝土中的水泥颗粒带出来悬浮在泥浆中，提升导管时只有沙子石子留在孔底，造成混凝土离析。

1.2 造成缩径或桩中出现砂包

在所要求导管埋深高度的混凝土方量下沉至孔底后，会出现两种情况。一是当沉渣的比重小于混凝土的比重时，随着混凝土的上升把沉渣的一部分顶托在混凝土面上；一部分挤入孔壁中，挤在孔壁就减小了桩孔的断面，造成桩柱缩径。二是当沉渣的比重大于混凝土的比重，沉渣就留在桩中出现砂包。另外，在稀释泥浆时，水管插的太深，桩中也会出现砂包。

1.3 造成断桩和钢筋笼隆起

钻孔清孔时为保证孔壁稳定，泥浆比重往往偏大。除了出现孔底沉渣厚的情况外，还会出现以下4种情况：一是作用在混凝土面上的压强增大，混凝土返浆困难或返不上浆来 （混凝土不上升）。时间一长，混凝土固结。如果混凝土灌注的高度在钢筋笼底端或钢筋笼埋深不大时，灌注混凝土的强度应该放慢一些，否则会把钢筋笼顶起来，离开了设计正确位置。二是间隔时间太长，表面混凝土凝结。新灌下的混凝土顶破一处将混有泥浆的表层覆盖包裹发生断桩。三是当混凝土灌不下去时，要提升导管，如果提升的高度不准确也会出现断桩。四是混凝土面上沉渣较厚测深不准时，误认为沉渣离开混凝土，因而错误地判断混凝土的灌注高度，导管提升离开混凝土面后同样会造成断桩。

1.4 降底桩柱的承载力

清孔次数少沉渣中泥的含量大。如果孔底为黏土地基时，桩的承载力就降低更多（灌注混凝土时，沉渣中的水不易排出）。对于端承桩或是端承力占比例大的桩更是如此。根据有关资料，当孔底的沉渣厚度为30cm时，端承力可降低80%。对于摩阻力也会受到很大的影响。

总之，混凝土离析、缩径及桩内砂包、断桩等都会直接影响桩的承载力。

2.沉渣厚原因的分析

根据施工实践和分析，沉渣厚的原因有3个方面。

一是清孔时间短或是次数少，泥浆的浓度相当高。在这种情况下，泥浆被粘滞力作用成为一个整体。受重力作用一块下沉。虽然泥浆下沉的速度不大但下沉的量大，造成孔底沉渣厚度过大。

二是清孔后与灌注混凝土的时间间隔太长，如不采取措施，不管清孔是那种情况，即使进行最适当的清孔，也会出现沉渣厚度大的结果。

三是泥浆中含沙量占的比重大，超过10%以上或砂的粒径在0.15～1.5mm（或大于1.5mm）时。砂的沉降量多，造成沉渣厚度大。

3.采取措施控制沉渣厚度

3.1 降底孔中温度来控制沉渣厚度

直接降温在温度较高的盛夏施工时，可用直接降低孔中的水温来加大泥浆的粘滞系数，增加泥浆的下沉阻力，使之减小泥沙的下沉速度。其降温办法：一是在孔中的投放碎冰块。二是用深层水（低温水）来置换孔中的泥浆。

选择施工最优季节，气温比较低的季节是钻孔桩施工的最优季节。在张家口地区从3月下旬到4下旬、10月上旬到11月上旬共约80d，其平均气温在6.3～13.1℃。在这个季节里不采取任何降温措施，易达到沉渣少的结果。5月全月到6月上旬、8月下旬到9月全月共80d，每天从18时到次日10时，平均气温在10℃以下。在这个时间里不降温或少降温也可达到预期的效果。

另外，在这些季节里所灌注的混凝土受气温的影响小，温度应力变化不大，混凝土凝固后收缩变形小。对于摩擦桩来说摩阻力相对增大，可大大提高桩的承载能力。再一点是混凝土在导管中不易固结，灌注混凝土也比较顺利。

3.2 利用机械设备来控制沉渣厚度

根据地质情况定出最优参数 （比重、含砂量及泥浆黏度）以后，利用机械设备相互穿插来控制这些参数，以达到最小沉渣厚度。如掏渣筒清渣，空气吸泥机清渣，水力吸泥机清渣，喷射清渣等。□

灌注桩；沉渣厚；探讨

2016-11-15

武银川，男，汉族，张家口市宣化区水务局，工程师。