简析钻孔灌注桩水下浇筑混凝土时钢筋笼上浮的原因和解决措施

曾宪军

0 引言

钻孔灌注桩在进行水下混凝土浇筑前，都需要提前安装钢筋笼。钢筋笼安装在钻孔的泥浆内，人既看不见也摸不着，在浇注桩基混凝土时，如果操作不当，很容易引起钢筋笼上浮，造成工程质量事故。以下是笔者在多年实践中总结出的几种钢筋笼上浮的可能原因以及对应的解决办法。

1 引起钢筋笼上浮的原因分析及相应的处置措施

1.1 钻孔底部沉渣清理不合格

当钻孔深度达到设计标高后，如果孔内沉渣过厚，孔底的泥块和碎岩没有完全搅碎并被泥浆带出孔外，就将钻头、钻杆卸掉，安装灌浆导管。在浇注水下混凝土时，沉渣、泥块一起被混凝土向上顶起，在混凝土的冲击作用下将钢筋笼子整体托起，造成钢筋笼子的上浮。

对应的处置措施：除能自行造浆的黏性土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计，确保泥浆拥有足够的护壁和携带碎块沉渣的作用。成孔后为保证混凝土的灌注质量，必须进行清孔，以降低泥浆稠度和清除孔底沉渣层。在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至完成水下混凝土浇注。

1.2 钢筋笼质量不合格

钢筋笼焊接时，未能保证钢筋平顺；分段焊接搭接时，主筋没有保证同心，都容易导致钢筋笼出现弯曲变形，下入井孔后，易发生偏向一边的现象，混凝土灌注时，提升导管，容易造成导管挂住钢筋笼，导致钢筋笼上浮。

对应的处置措施：钢筋笼焊接时应采取必要措施，保证钢筋平顺，盘绕箍筋时，拉紧贴平，保持在同一直线上，及时点焊到位；分段对接时，应保证轴线一致；搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放应对准孔位，孔口扶正；导管下入井孔应缓慢进行，保证居中，保证导管各节轴线一致。

1.3 混凝土灌注速度不合理

在混凝土灌注初期，如果灌注速度过快，混凝土在孔内上升时对钢筋笼产生的摩擦力会大大增加，同时孔内泥浆向上流动时对钢筋笼的摩擦力也会大大增加，而此时钢筋笼在导管底口以下混凝土内还没有足够的埋深，容易造成钢筋笼上浮。

当钢筋笼在导管口以下有足够埋深后，如果灌注速度太慢，超过混凝土的初凝时间，混凝土则会逐渐失去塑性，并且与钢筋笼之间产生一定的粘结力，在后续混凝土灌注时，钢筋笼就有可能随这部分混凝土一起上升。

对应的处置措施：在混凝土灌注初期应尽量放慢灌注速度，保持匀速灌注，确保能将孔底沉渣顶出孔底的同时，不对钢筋笼造成过大的扰动和冲击；在一次灌注混凝土保证导管埋入混凝土灌注面以下不少于0.8m，混凝土埋住钢筋笼时应该加大放料速度，避免灌注时间过长，超过混凝土初凝时间。同时，减少灌注时间，争取在最短的时间灌注完混凝土，防止混凝土表面形成硬壳带动钢筋笼上浮。

1.4 混凝土质量不合格

当混凝土坍落度偏小或和易性差时钢筋笼易上浮，如果混凝土和易性差，会形成一层石块堆积层，它裹卡着钢筋笼，新灌注的混凝土自导管中流出后，同样以一定的速度向上顶升，带动钢筋笼上浮。

对应的处置措施：混凝土配制时严格控制其流动性（坍落度）和初凝时间，选用初凝时间较长的水泥品种，适当加大混凝土的水灰比，水灰比采用0.5～0.6，含砂率采用40～50%，而且粗骨料的最大粒径应不大于40mm，保证混凝土的坍落度达到18～22cm 范围之间，使混凝土拌合物具有较好的流动性（和易性）。混凝土灌注前严格检查混凝土拌合物的均匀性和坍落度等，如不符合要求应进行第二次拌和，严禁不合格的混凝土灌入孔内。

2 防止钢筋笼上浮的解决办法

在施工实践中，笔者经常遇到钢筋笼上浮的问题，除了以上四种情况，导致钢筋笼上浮的原因还可能有钻孔偏斜、灌注混凝土过程中导管底口位置不当、灌注时导管埋深过大、采用法兰盘式导管、孔口标高计算不准确、混凝土运输距离过长等等。在分析现场具体情况，并采取对应的解决措施后，大部分的上浮问题都能得到有效解决。但在此过程中，解决问题的时间也大大影响了施工的进度和效率。笔者在参与过多个钻孔灌注桩桩基项目后，在施工过程中发现，钢筋笼上浮的情况比较普遍，但钢筋笼上浮的力度大部分时候都不是很大。只要及时对其采用一定的力道进行压制，还是能够比较容易将上浮问题解决的。在通过观察和实验后，笔者发现一种较为简便的处置方法，可以极大减少处理钢筋笼上浮问题的时间，提高处理此类问题的效率并减少损失。

笔者采用的方式操作起来十分简单便捷，可重复性强。就是在安装钢筋笼的同时，用两个带倒刺的钢筋杆将钢筋笼固定在一个稳定的高度上（钢筋杆结构示意图如图1 所示），钢筋杆的上部与护筒进行连接固定，这样，即使遇到有可能导致钢筋笼上浮的相关问题出现时，因为钢筋杆的固定作用，也能强行将钢筋笼稳定在一定的标高位置，不至于出现上浮问题。具体操作方法如图2 所示。

图1 钢筋杆结构示意图

图2 安装钢筋杆示意图

（1）钻孔灌注桩桩基项目开工前，拿到设计图纸后，根据桩基施工设计图纸和现场地坪标高，计算出护筒顶部距钢筋笼第一层加强筋的长度，加工出一组（2 个）带斜角倒刺的钢筋杆，倒刺之间的距离相差10cm 左右，根据本项目桩基设计图纸中桩基不同桩顶标高的数量来确定需要几排倒刺，精度精确到厘米级。

（2）安装钢筋笼时，下放钢筋杆。将钢筋杆的倒刺顶住钢筋笼第一层加强筋，钢筋杆上部为吊环型，可以通过两根短杆将钢筋杆固定在护筒特意挖出的小孔内。

（3）根据不同的灌注桩桩顶标高，按照计算好的长度，确定应该安装到哪一排倒刺位置。如果一个项目不同的桩顶标高数量较多，可以同时多做几组钢筋杆，一般按照一个钢筋杆上设置5 排倒刺为宜。

（4）同时，如果斜角倒刺焊接的时候成直角焊接，此钢筋杆一定程度上能够代替吊筋使用，稳定钢筋笼不上下浮动。

3 结语

经过在多个项目上的实际使用情况，笔者发现采用钢筋杆固定钢筋笼的方式，能十分有效的防止出现钢筋笼上浮问题。根据记录的数据显示，钢筋笼上浮的高度一般都能限定在5 厘米以内，完全满足桩基施工规范中的桩顶标高误差在±50mm的要求。从多个项目的使用情况中，笔者总结出了以下几个方面的优缺点：

（1）此工具材料选用非常便利，一般采用施工现场常用的D20 热轧螺纹钢作为钢筋杆的加工材料就可以。

（2）加工方便，钢筋切割机和电焊机基本上就能满足此工具的加工需求，非常适合桩基施工现场实际情况。

（3）安装简单，在安装钢筋笼的同时，就可以将钢筋杆安装到位，只需要用钢筋短杆将其固定在护筒上就能保证足够的稳定性。

（4）此工具在一个项目上可多次重复使用，非常节约材料。

（5）同时，笔者也清楚地认识到，此工具加工还是过于粗糙，精度不够准确，在标高精度要求较高的项目上，还是有其局限性的。另外，在桩顶标高距地面较深时，采用此工具存在较大的安装难度和误差，根据经验，一般不能超过3.5m，否则安装难度和误差都较大，难以满足设计规范要求。笔者将在此基础上，对其进行进一步加工完善，以期取得适用性更加全面、实用性更强。