浅谈桥梁钻孔灌注桩断桩处理及预防措施

余刚

（中交四航局珠海工程有限公司）

0 前言

钻孔灌注桩以其施工简单、实用性强、成本适中等特点被广泛地应用于桥梁及其他工程领域。但由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，施工时受原材料及混凝土、施工工艺和地质条件等多种因素影响，施工过程中稍有不慎或措施控制不当，钻孔灌注桩就会产生质量问题或事故，小到坍孔松散、缩颈，大到断桩[1]。尤其是断桩事故，不仅严重影响工期，对整个工程质量也将产生不利影响。在灌注桩施工中，应对每一环节严格要求，并采取一定的防范措施，避免发生断桩。断桩后应尽可能及时设法补救，不宜轻易废弃，避免造成更大的损失。

本文结合多年的桥梁钻孔灌注桩施工经验，从灌注桩断桩产生原因、常用灌注桩断桩处理方法、成桩中缺陷桩处理方法及断桩预防措施等方面进行了探讨，可供同行参考。

1 钻孔灌注桩断桩原因

所谓断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土施工过程中，孔内周围土体或泥浆进入混凝土中，将浇筑的混凝土隔成上下两段，从而造成混凝土夹层或截面积受损，最终桩身出现明显缺陷，使成桩结构承载力无法满足。断桩原因也可总结为以下几类情况[2]。

⑴浇筑的混凝土坍落度偏小，或由于原材料骨料级配不合格、导管直径或材料不满足要求，在浇筑施工中混凝土堵塞导管，随着时间的增加混凝土流动性减小，盲目采取提起导管处理，从而出现断桩。

⑵混凝土运输过程中或现场等待时间较长使混凝土在罐车内发生离析，混凝土灌注前未采取二次搅拌处理，灌注时骨料集中在一起下放，并卡在导管内，盲目拔出导管进行清理，引起断桩。

⑶在冬季施工时，气温过低导致水泥结块或集料含水量较大而冻结成块，混凝土拌制时间过短，结块未解散，从而导致灌注时结块卡在导管内，造成断桩。

⑷混凝土灌注过程中孔内土体发生坍塌，现场使用吸泥机处理不当，混凝土中仍夹杂泥浆，最终造成断桩。

⑸终孔验收时，孔深量测读数有误，导致导管计算长度不够，使底口与孔底距离过大，灌注混凝土时首批混凝土未能充满底部，导致封底失败，形成断桩。

⑹灌注混凝土过程中对导管埋深量测和计算错误，盲目提拔导管，将导管提拔过量，使导管底口拔出混凝土面，形成断桩。

⑺灌注混凝土前，未对导管进行水密性试验，导致接口密闭性不足，使泥浆水进入导管，在混凝土内形成混合夹层，造成断桩。

⑻灌注过程中，猛提猛插导管，使导管拔出到最小埋置深度，上层积累的浮浆、泥土与导管内连续下落的混凝土相融合，导致混凝土夹层造成断桩。

⑼灌注混凝土时，突发机械损坏、区域性停电、原材料不足等情况，中断时间较长造成混凝土不能连续灌注，再次灌注时混凝土已初凝，导管无法提起，形成断桩。

2 灌注过程中断桩的处理方法

⑴首次封底失败或灌注混凝土不多时发生断桩后，可迅速将钢筋笼提出至孔外，然后调整桩机原位冲击，达至设计底标高时清孔，然后再次下放钢筋笼，并重新灌注混凝土。如果提不出钢筋笼，可联系潜水工从混凝土顶面割断钢筋笼，用吊车提出，加大泥浆比重将残留钢筋混凝土冲碎，冲击过程中用磁铁吸出钢筋断头，混凝土碎渣由泥浆悬浮清除，到设计高程后重新安放钢筋笼灌注混凝土。

⑵若灌注时堵管严重，且灌注混凝土时间较短时，可提拔并清理导管，使用测绳量测出已灌混凝土高度，重新计算封底方量及导管漏斗容积，再次将导管插入至前次混凝土顶面以上10cm 处保持悬停，加隔水球或阀门法准备二次封底灌注。二次封底灌注时，当漏斗内混凝土开始下降至计算封底方量位置时，将导管快速压入前次混凝土内，随后继续浇筑，直至导管埋深再次到达2m～6m，混凝土灌注至顶面时应将浮浆全部顶出，即完成湿接桩。

⑶若断桩位置距离地面深度小于15m 时，可将比桩径略大的完整钢管护筒沉入至断桩位置以下0.5m 处，清除泥浆及掺杂泥浆的混凝土后，将新旧混凝土接缝处进行凿毛处理，清除钢筋上浮浆，然后以钢管为模板浇筑混凝土[2]。

⑷若因坍孔、导管无法拔出等造成多处断桩而无法处理时，直接回填片石后原位冲击成孔再次灌注。若浇筑完成后发现断桩，可采取补桩方案，方案需通过计算，并上报审核通过后方可施工。

⑸灌注桩设计有两米素混凝土桩，灌注前或灌注过程中钢筋笼固定不牢靠掉入孔底，可以继续灌注至钢筋笼顶，然后开挖凿出顶层混凝土，校正钢筋笼并接长至设计高程，安装模板浇筑，脱模后回填夯实。

3 成桩过程中缺陷桩的处理方法

⑴若断桩位置处于距地面15m 以内，且桩位地质条件良好时，可采取人工开挖至断桩位置，将问题处混凝土清除，露出良好的混凝土并对新旧混凝土连接处进行凿毛处理，将钢筋上的浮浆清除干净后，对于支撑桩（嵌岩桩），支模浇筑混凝土，拆模后及时回填并夯实；对于摩擦桩，以设计桩径为基准，每50cm 为一节逐节加大模板直径10cm，以提高桩身与回填土之间的摩阻力，拆模后及时回填并夯实。

⑵在检测过程中如出现三类或四类桩时，首先要通过检测资料准确判定出现问题的部位及深度，分辨问题类型和产生问题的原因，再讨论制定切实可行的处理方案，人工掏芯处理就是一种较为合理的方法；一般直径1.5m 以上（含1.5m）的桩，预处理深度不超过15m 的位置，均可处理。不同工况下的灌注桩掏芯处理见图1。

灌注桩掏心方法简述如下：

①准备工作：施工前对施工人员进行技术交底，明确安全控制、质量控制措施和责任，设备方面配备5m3空压机、风镐、风钻、上下绞车等。

②通过放样确定原桩中心点，划出人工开凿轮廓线，直径控制在1m 以内。

③对于直径1.8m 以上的桩，开挖前可先沿划出的轮廓线凿5cm 深的槽，作为预裂线，对于直径1.8m 以下的桩，可直接采用人工风镐破除开挖至有缺陷的部位，清除夹层或不合格的混凝土。

④孔内掏出的混凝土渣料清除干净后，清洗孔底和孔壁，用同标号的普通混凝土浇筑。

实践证明，用掏芯方法处理断桩速度快，其桩基钢筋、声测管及部分混凝土仍可使用。费用比较经济合理，且质量也能保证。

4 钻孔灌注桩断桩预防措施

4.1 原材料及混凝土控制

混凝土拌制前，需检查水泥是否结块；细集料选取级配较好的中砂；若在冬季施工还需考虑细集料防水和过筛措施，以免因细集料结冰成块造成堵管。混凝土拌制过程中，坍落度应控制在180mm～220mm范围内，条件允许的情况下采用粉煤灰混凝土，保证拌和物应有良好的和易性。在混凝土运输和灌注过程中，混凝土罐车要处于慢速搅拌状态，避免混凝土产生离析和泌水。

4.2 混凝土灌注前控制

图1 不同工况下灌注桩掏芯处理图

⑴制作桩基钢筋笼时，采用机械连接方式，使钢筋笼整体平顺。若采用搭接焊法，注意将接头焊缝面与加强筋箍圈点焊，保证接头不在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼接头挂钩导管。

⑵施工前首先确定导管的直径，选择材料较好的导管，导管可根据桩径和石料的最大粒径确定，使用前对导管进行编号，并做好水密性和接头抗拉试验，防止施工中导管密闭性不足。导管直径选择见表1 所示。

表1 导管直径选择[3]

水密性试验时，导管的内部水压应不小于孔内水深1.3 倍的压力，Pmax可按式⑴计算[4]。

式⑴中，

Pmax——导管壁可能承受的最大内压力（kPa）；

γc——混凝土容重取（24kN/m3）；

hcmax——导管内混凝土柱最大高度，按导管全长或预计的最大高度计；

γw——孔内水或泥浆容重（kN/m3）；

hw——孔内水或泥浆深度（m）。

导管水密性试验见图2 和图3 所示。

⑶施工现场可设置两条运输便道，从而保证混凝土运送不间断连续灌注。

⑷混凝土灌注前，应先检查其流动性和坍落度等，如不符合要求，应有试验人员配合进行拌和调配，若仍不符合要求时，作退回处理。

4.3 混凝土灌注中控制

⑴下导管时，导管底部距孔底应为30cm～40cm。首批灌注混凝土方量应提前计算，灌注时确保首批混凝土方量足够后方可进行灌注，且首次灌注必须满足混凝土埋置导管深度（≥1m）和充分填满孔底的需要。

⑵首批混凝土灌注后，应持续不间断的进行混凝土灌注。在灌注过程中，导管需严格控制埋置深度在2cm～6m 范围内，并量测灌注深度计算导管埋深，从而适时提拔导管，使其埋置合理。

综上所述，钻孔灌注桩断桩的预防是个系统工程，需要从原材料及混凝土质量控制、混凝土灌注前控制及混凝土灌注中控制等方面入手，严格控制好每一步骤，方能保证钻孔灌注桩的质量。

图2 导管水密性试验示意图

图3 导管水密性试验

5 结语

钻孔灌注桩断桩原因一般较复杂，处理之前首先要探明孔内情况，分析断桩原因，以便有针对性地采取处理措施。处理灌注桩断桩的措施很多，施工中应根据资源配置、安全便捷及地层情况等进行综合考虑，合理选择，不能随意套取。施工过程中应对每一环节严格要求，对各种影响因素都必须详细考虑，高度重视，有效且严格控制钻孔灌注桩的施工质量，做到“事前预防到位、事中控制有效、事后处理规范”，避免发生断桩事故的发生，以利于工程的顺利进展。