浅析桥梁工程钻孔灌注桩断桩预防及处理措施

李成文 周游

摘 要：本文简明扼要的分析了桥梁工程钻孔灌注桩施工断桩产生的原因，断桩的预防及处理措施。

关键词：桥梁工程；钻孔灌注桩；断桩预防；处理；措施

钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于桥梁工程，我国实际应用开始于20世纪60年代，随着市场经济的发展，无论是钻孔桩灌注施工的技术水平、机械设备，还是灌注桩的桩径、桩长都有了长足的发展。从最初的采用打井的大锅锥，用人力推磨的方式钻井，桩径仅为60一100cm，到上世纪末，灌注桩的桩径已达2. 5m以上。在国内跨江大桥近年来采用大型国产或进口的钻机，在类砂岩地质结构中，桩径达到了3.0m左右，桩长甚至超过100m。

由于桩基工程属于地下隐蔽工程，施工工序较多，工艺流程相互衔接紧密，环环相扣，切主要工序大部分都是在水下或地下进行，不便监视；同时，影响正常施工和桩身灌注质量的因素较多，难以全都预见，因此会诸如桩身缩径、夹泥、断桩和沉渣过厚等各种形式的钻孔灌注桩质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。据相关统计资料显示，国外有害缺陷的损桩率达巧15左右，而在国内这个比例达到20%以上。因此，在施工中如何控制钻孔灌注桩的质量，预防钻孔灌注桩断桩事故的发生及如何对灌注桩缺陷进行有效处理等问题进行经验总结就显得十分重要。

1.钻孔灌注桩断桩原因分析

1.1钻孔灌注桩施工质量卡控要点

1.1.1埋设护筒：设置护筒主要是隔离地面水、上层滞水或杂物落人孔内。在安设护筒时其的外壁周围用粘土回填夯实，以防止护筒倾斜变形或泥浆渗漏塌孔，护筒顶应高出地面0.3～0.5m。

1.1.2：清孔：钻孔完毕后，应及时进行清孔。清孔质量控制必须要达到以下要求：泥浆比重为1. 15 - 1. 18g/cm3，粘度为18一20g，含砂率<4%，孔沉碴厚度<10cm。

1.1.3：桩身灌注：桩混凝土灌注前应校核孔底沉碴厚度及泥浆指标（比重、粘度、含砂率），检查无塌孔现象。待符合要求后即开始灌注。混凝土的初存量必须确保首批混凝土入孔后，导管埋人混凝土中的深度最少不小于1.2m，桩身砼灌注工作要连续进行，不能有任何中断现象，灌注过程中要经常用测锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深（埋深控制在2～4m）。

1.2钻孔灌注桩断桩原因分析

断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，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，从而使桩不能满足受力要求。从以上介绍可以看出，各道工序若不能保证施工质量，都将影响灌注桩的质量，产生断桩现象。常见的断桩原因大致可分为以下几种情况：

1.2.1混凝土拌合质量较差：由于混凝土本身的原因如混凝土坍落度过小，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；或者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；

1.2.2导管进水造成断桩：由于首批混凝土储量不足或混凝土储量已够但导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进人导致断桩；另外导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面至浮浆顶面，浮浆成为桩身混凝土底一部分也会造成断桩。

1.2.3塌孔造成断桩。小塌孔可能引起桩身有泥砂夹层，形成断桩；大塌孔常导致导管拔不动，从而导致断桩。

1.2.4埋管造成断桩。由于检测和计算错误，导管埋入混凝土过深，或管内外混凝土已初凝使得导管与混凝土间摩阻力过大，或者提拔导管时，盲目提拔，将导管提拔过量，致导管被拉断从而导致断桩；

2.断桩的预防措施

针对以上原因，在施工过程中对症采取有效的预防和防护，就可以防止断桩的产生。防止断桩的具体措施：

（1）灌注混凝土时施工工序应迅速、连续进行，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。混凝土初凝时间一般为1. 5h左右，导管在5一l0min应挪动一下，以确保导管能有效提升。灌人的混凝土的塌落度以18 ？ 25cm为宜，并应具有一定的流动性，保持塌落度降低至15cm的时间不应过长，尽量在8h内灌注完毕。每小时灌注高度不小于l0m，以防止顶层混凝土失去流动性，造成提升导管困难。

（2）延长混凝土的拌和时间（一般混凝土的拌和时间的1.5倍），一经开始灌注，连续进行直至最终完成，中途因为任何原因停止灌注的时间都不应超过30min，按照现场灌注混凝土的速度及混凝土的性质控制好导管埋入混凝土的深度，但规定任何时候都不应小于1.0m，一般应控制在2-4m之内，以确保不出现导管进水现象。

3.断桩处理措施

灌注桩施工完毕后，按照国家有关规定都应进行一定数量的桩基检测，以鉴定桩基施工的质量。对于在施工过程中出现过问题进行了处理的灌注桩更是做到逐桩检测。通过高应变、低应变检测技术手段，就可以判断桩基是否存在缺陷，桩的完整性是否良好以及桩基承载力是否达到设计要求。对于通过高、低应变试验判定出现断桩的桩基，可采用以下方法处理：

3.1人工修补法

对于位于水中的桩基础可采用钢板桩构筑围堰，经过封底、抽水进行人工修补；对于位于陆地上的桩基础可采用接桩基直径大的挖孔桩（其直径适合于人工开挖即可）挖至断裂面后，凿初缺陷混凝土，再进行混凝土补强加固修补。此方法主要用于缺陷部位较浅或地下水位低，地质条件较好地段。该方法施工工序多，质量不易保证，且采用钢板桩方法封底，混凝土工程用量较大。如上部结构已完成，则插打钢板桩的工作空间受到限制，工作面不易展开。总的来说此方法工期长，工作量大。耗资巨大，一般不采用此方法进行断桩的處理。

3.2预埋骨料压力灌浆法

该方法处理断桩时预先在断裂面进行人工处理，然后用钢护筒围套桩的缺陷面，在钢模内填放粗骨料，待筒内填满粗骨料后，将其上下口封严，通过骨料中预埋管用压浆泵压入特殊砂浆形成混凝土，完成修补工作。此法设备简单，质量易于保证，工期较短，经济效益显著。

3.3加桩处理法

对于有严重缺陷的桩，不考虑或仅考虑部分可用，则可以废弃该桩，而在其附近另设一根桩。该方法属最可靠的方法之一，但需要进行变更设计，增大桩基承台尺寸，使之与补桩有效连接，此时一般承台较难满足要求，需另外配筋。此方法缺点是增加了工程数量和费用，且改变了结构外观，工期长，工程量大，造价高，对于仅存在局部缺陷的桩基一般不用此法。

3.4钻孔压浆法

此方法利用桩基试验中取芯钻孔，向桩内压注水泥浆，利用压力和水泥浆的流动性，将桩内的孔洞部分填充。此方法对于缺陷范围不大，深度较浅的桩较为合适，而且此方法可在一个桩基中多次重复

处理。但在处理之前应通过桩基动力试验，详细了解存在缺陷的位置及大小，确定补救方案，再进行施工。