灌注桩浇筑期间断桩处理方法研究

胡方华

(中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

灌注桩因其施工速度快、占地小，同时对各种土层的适应性强、承载力高等优点，在各类桩基工程中广泛应用。由于受地质条件、施工管理等诸多因素影响，灌注桩浇筑时断桩时有发生，但处理起来一直是一个难题。

处理断桩方法常用的有“挑扁担”方案[1]：即在断桩两侧分别增打两根桩，桩顶用承台将桩连接，此方案会改变桩基础结构形式。“下沉钢护筒”方案[2]：即采用直径比断桩大的钢护筒，在断桩位置将钢护筒压入断桩位置以下，人工挖除原断桩混凝土，重新浇筑混凝土，此方案施工周期长、安全性差、人工消耗大。或则直接人工挖除断桩周围土方，人工凿除断面以上的桩头，凿毛并清理干净，用模板补交至设计高程[3]。“冲击法”方案[2]：即在原断桩位置采用冲击钻机重新成孔、浇筑混凝土的方法，此方案需要大型的机械设备，施工技术复杂，而且要求有较大的施工空间。上述方案都具有一定的局限性，难以采用。

若制作一种端头导管和特制堵头，处理断桩时，换最低一节导管为端头导管，在端头导管下部安装专用钢制或混凝土堵头，将导管插入孔内未干的混凝土中，放开钢丝绳，利用堵头和导管内混凝土自重进入混凝土，恢复混凝土灌注。本方法操作简单，处理效率高。

1 工程实例

武汉洪湖地区某高速公路工程，根据工程地质报告，原地面以下依次是粉质粘土层、淤泥层、粉细砂层、漂卵砾石层、泥质粉砂岩等。图1是N239号勘探孔钻孔柱状图。

粉质粘土(可塑)层厚度0～2.1 m；

淤泥层(流塑)分布较广且厚度不均，呈条带状分布，一般厚度在0.2～8.4 m；

粉细砂层(中密至密实)分布较广，多埋藏在地面下方6～12 m以下，平均层厚达30 m，最厚处可达80余m；

漂卵砾石层(密实)多为圆砾石，粒径0.2～2 cm，砾砂填充，厚度2～5 m；

泥质粉砂岩(中风化)在地表以下55 m左右出露，表层1～2 m强风化，以下为中风化。

针对以上特殊的地质条件，本项目的研究主要解决的是粉细砂层的钻孔灌注桩断桩的处理方法。

图1 N239号勘探孔钻孔柱状图

2 断桩处理方法

为了解决现有方法施工技术复杂、难度大、成本高、周期长等难题，发明了一种可以反复使用的端头导管和堵头，具有适应性强、能有效提高断桩处理效率、缩短施工周期的优势。端头导管与原导管通过法兰或卡扣连接，在端头导管下部安装专用钢制或混凝土堵头。端头导管下部向外扩，呈喇叭形状，内壁钉有一圈密封条。堵头上半部是一个圆台结构，与喇叭形的导管口贴合，下半部是个倒立的圆锥体，通过端头的钢丝绳与外部连接。堵头通过钢丝绳拉力和混凝土阻力使之贴紧端头导管内壁的密封条，在堵头上部形成一个密封腔体，见图2，断桩处理装置结构示意图。

图2 断桩处理装置结构示意图

通过采用上述技术方案，进行断桩处理时，换最低一节导管为端头导管，端头导管与原导管通过法兰或卡扣连接，堵头通过钢丝绳拉紧，将导管插入未干的混凝土中1.5～2 m的深度，钢丝绳的拉力和混凝土的阻力确保专用堵头贴紧密封条，松开钢丝绳前检查端头导管底部内是否有进入泥浆和水，如有，改善堵头与端头导管之间的密封状态，再次重复上述步骤；如否，进入下一步；松开钢丝绳，从导管灌注混凝土，堵头与端头导管分离；通过以上步骤，能够使整个导管被密封地下到断桩混凝土中，恢复混凝土灌注，从而实现断桩接桩施工。解决了现有装置侧板打开后扔与导管铰接在一起引起的混凝土流速减缓和施工效率低的问题。发现断桩，越早进行接桩效果越好。

该处理方法可在基建工程桩基础施工领域推广应用，当灌注桩浇筑过程中出现异常情况时应急处理，恢复正常浇筑。

3 接桩成功的几个关键点

1)粉细砂层的泥浆比重较大，因大量粉细砂掺杂在浆液中，其含砂率高达17%左右，大量粉细砂通过泥浆的亲浮作用不断的进入泥浆中，造成泥浆护壁形成慢且非常脆，一旦扰动就会坍塌，含砂率直接关系到沉渣厚度，若含砂率迟迟不能降低就意味着清孔的时间延长，塌孔的风险越高，而孔底沉渣超标将影响桩基质量，所以，钻孔过程中重点关注泥浆的比重与黏度，清孔过程中重点关注含砂率指标的下降。二次清孔时泥浆比重可满足规范要求，但含砂率远高于规范(<2%)要求[4]，在深厚粉细砂层中不能过分强调含砂率的降低。

2)专用堵头为钢制或混凝土堵头，通过钢丝绳与外界连接，松开钢丝绳后，新灌注混凝土和堵头依靠自身重力克服混凝土的阻力，进入混凝土中，提高了混凝土浇灌的效率和断桩处理的适应性。

3)堵头的上半部圆台形设计有利于堵头贴紧端头导管，下半部圆锥形设计有利于断桩处理时插入混凝土中。

4)导管内的密封条垫的设置，保证了堵头和导管贴合更加紧密，有效的防止了水和泥浆进入导管内。

5)堵头可以随灌注混凝土上升，导管逐步拆除，堵头也逐步上升，从而起出重复使用。也可以断开钢丝绳将堵头弃在混凝土内。

4 结果分析

为及时发现桩基接桩施工质量是否存在问题，避免桩头破除对声测管的破坏造成的声测管堵塞，将桩基声测管引至桩头以上，采用密封条帽进行密闭保护，桩基接桩灌注7 d即可进行桩基的声波透射法检测[5]。检测结果为Ⅰ类桩标准为95%，Ⅱ类桩5%，无Ⅲ类桩。经桩基检测结果表明，接桩达到预期的目的。

5 结 语

经过实践，已成功将灌注桩浇筑期间断桩处理方法应用到武汉洪湖地区某高速公路项目，桩基检测结果均达标。在灌注桩浇筑过程中断桩时将安装有堵头的导管整体插入到灌注桩内的未干混凝土中适当深度，松开钢丝绳，从导管灌注混凝土，堵头与端头导管分离，在灌注混凝土过程中，根据灌注进程，不断拔起导管，实现断桩接桩处理。较好的解决了现有施工方案中技术复杂、难度大、成本高、周期长等技术缺陷，能够减少对后期灌注混凝土的阻力，且操作简便，断桩接续成功率高，施工质量可靠。堵头能够被循环使用，降低施工成本。