桩基混凝土灌注过程发生故障的处理方法

桩基混凝土灌注过程发生故障的处理方法
摘要：桩基础混凝土灌注施工过程中，由于地质缺陷、施工操作不规范、以及一些施工现场的突发事故等原因，经常会导致桩基础水下混凝土灌注过程中出现导管进水、埋管、导管堵塞、坍孔、钢筋骨架上升、短桩头等一系列施工问题。

问题桩的出现势必会影响到桩基的质量，进而影响到整个结构建筑物的安全。

本文结合实际施工过程，通过解决桩基施工过程中所遇到的现场实际问题，总结出一套较适用于桩基施工现场处理问题桩的具体方法；以便指导施工，保证桩基础的施工质量。

关键词：桩基、混凝土灌注、问题处理
1 前言
所谓桩基础是指垂直或稍倾斜布置于地基中，其断面面积相对其长度（即长细比较大）很小的杆状构件。

桩基础的功能是通过杆件的侧壁摩阻力和端部阻力将上部结构的荷载传递给深层处的地基土。

桩基础是一种古老的基础形式。

据有关文献资料记载，早在史前时期人们为了穿越河谷，在沼泽地区就使用了木桩。

近年来，桩基础的使用领域范围越来越广泛，如：各种类型的桥梁结构、通信设施的信号塔基础、高层框架式结构建筑物等，桩的形式也有较大发展，近年来，许多学者对位于深水中的高桩承台桩基础的平面布置形式进行多方面的研究，最新观点认为原有的桩基平面布置形式行列式、梅花式等比较规则的平面布置形式，在高速水流作用下，容易在承台底部各桩之间产生涡流，进而产生涡流反力，对桩基承载力和稳定性均产生较大影响；故有关学者建议深水高桩承台桩基平面布置宜采用随机布置形式。

虽然桩基础一般比天然地基的浅基础工程造价要高，但是它可以大幅度的提高地基承载能力，减少沉降，还可以承担水平荷载和向上的拉拔荷载，若将桩基设计成斜桩承载水平荷载和向上的拉拔荷载的能力将大幅度提高，同时具有较好的抗震性能，所以应用范围广、频率高。

桩基础是桥梁、高层建筑物等主要的基础结构形式。

桩基础的质量高低直接影响其上部支撑结构的安全性能。

所以一个结构物能否安全使用，不仅取决于上部结构物的安全可靠性，更关键的是取决于下部基础的可靠度。

很大情况下结构物的破坏都是源于基础的不牢靠造成的，足可见基础施工的重要性。

2 发生故障及处理方法
2.1、导管进水
1、初灌导管进水：所谓初灌导管进水即首批混凝土拌合物下落到导管底部后，出现导管进水现象。

出现的原因主要有：1）、孔底部出现严重坍孔；2）、孔底进入地下水层；3）、导管提升速度过快将导管底口拔出砼表面；4）、初灌砼方量不足，砼没有埋住导管；5）、导管底部距孔底距离过大超过施工规范要求，初灌时砼没有埋住导管等一系列原因均有可能造成初灌导管进水。

处理方法：应将已灌注的砼拌合物用吸泥机（可用导管做吸泥管）全部吸出，再针对进水原因，改正操作工艺或增加首批灌注量，重新进行灌注施工。

2、中期导管进水：该问题主要是在提升导管过程中发生，主要原因为：导管提升过快或导管提升节数计算失误或导管接头密封效果较差，接头没拧紧等；遇到该种故障时，可依次将所有导管拔出用吸泥机或潜水泥浆泵将原灌混凝土拌合物表面的沉淀土或泥浆全部吸出后，再将装有底塞的导管压重插入原灌注混凝土拌合物表面一下2.5m深处，然后再在无水导管中继续灌注，之后将导管提升0.5m导管内的混凝土拌合物即可冲导管底塞流出。

2.2导管堵塞
1、初灌导管堵塞：多因隔水硬球栓或者硬柱栓不符合要求被卡在导管内而产生。

处理方法，可采用长钢筋冲捣，或用附着于导管外侧的振动器震动导管，或上下反复提升导管振冲，或用钻杆上加配重冲击导管内的混凝土。

如若以上方法均不起效，应提出导管，取出障碍物，重新改用其他隔水设施进行灌注施工。

2、中期导管堵塞：主要因为灌注时间过长，表层混凝土拌合物已
经产生初凝，或因其他某种故障，混泥土拌合物在导管内停留时间过长而发生堵塞。

处理方法是将导管连同堵塞物一起拔出，如原灌混凝土表层尚未初凝，可用新导管插入原灌混凝土内2.0m深处，用潜水泥浆泵下入导管底部，将底部水抽出，再用圆杆接长的小掏渣桶下放到导管底部，将残余渣土掏干净，然后再在新导管内继续灌注混凝土，但是灌注结束后，此桩因作为断桩予以补强；如若表层发生初凝，无法采用该方法处理。

该桩即作为断桩予以处理；处理方法多采用在孔内回天块石或片石，再用冲击钻将凝固的混凝土拌合物冲出形成新孔，重新灌注。

2.3埋管
灌注过程中导管提升不动，或灌注完成后导管拔不出来，统称为埋管。

常因导管埋置过深所致。

施工规范要求在混凝土灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6m范围内，导管的最佳埋深应根据砼的坍落度、初凝时间等参数进行确定。

若已成埋管故障，处理方法宜采用插入一直径稍小的护筒至已灌注混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面的泥渣，之后派潜水工下至混凝土表面在水下将导管齐混凝土表面切断，拔出安全护筒，重新下放导管灌注，该桩灌注完成后，上下断层间应予以补强；补强方法参见下节论述。

若桩径过小，潜水工无法下到孔底工作时，可在吸出混凝土表面的泥渣后，采用输送直径100～150mm且水下连接一段钢管的混凝土泵，泵送余下的混凝土桩身。

2.4钢筋骨架上升
除去被钩挂提升的原因外，主要是由于混凝土拌合物冲出导管底口后向上的顶托力造成的。

施工规范要求，为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度；当混凝土上升到骨架底部4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

辅助方法有：将钢筋骨架顶端固焊在护筒上并将护筒预压，或将钢筋骨架的四根主筋伸长至孔底；当设计许可时，可将骨架下端2m范围内的箍筋间距布置变大一些。

2.5灌注坍孔
大的坍孔表征与钻孔期间相似，主要有孔内水位突然下降又回升，孔口冒细密水泡，混凝土灌注后不见表面上升或上升速度突然变慢。

若发生以上现象后可用测深仪或测锤探测，如探头达不到混凝土表面高程时即可证实发生坍孔。

产生的主要原因：
（1）、护筒底脚漏水；
（2）、潮汐区未保持所需水头；
（3）、孔内泥浆相对密度和粘度过低；
（4）、地下水压力超过原承压力；
（5）、孔口周围堆放重物或机械振动。

若坍塌数量不大，采取措施后可用吸泥机吸出混凝土表面的坍塌泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注；如坍孔仍不停止，且有扩大之势应将导管和钢筋骨架拔出，将孔用粘土或掺入5%～8%水泥的普通土回填，待数日后孔口周围的地层稳定时，再重新进行钻孔施工。

2.6短头桩
灌注结束后，桩头高程低于设计高程，属桩头灌短事故。

多由于灌注过程中，孔壁断续发生小面积塌方，施工人员未发觉，未处理，测探锤达不到混凝土表面造成。

施工规范明确规定：灌注的桩顶标高应比设计标高高出一定高度，一般为0.5～1.0m，以保证桩顶混凝土强度，多余部分进行下一步施工时必须凿除，残余桩头应无松散层。

在灌注结束时，应该核对混凝土的灌注数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。

若事故发生时，可依照处理埋管的办法，插入一直径稍小的护筒，深入到原灌混凝土内，用吸泥机吸出塌方土和沉淀土，拔出小护筒重新下导管灌注，此桩灌注完成后上下断层间予以补强。

2.7夹层断桩
多为以上各种事故的次生结果。

有些是在灌注为完成后，对桩基进行钻芯取样或无破损检测法检验时发现混凝土中夹杂泥沙层的情况，称为夹层断桩事故。

多数因为首批混凝土隔离层上升已接近初凝，流
动性降低，在导管埋置深度较小时，续灌混凝土冲破隔离层上升，将原灌混凝土表层的沉淀土覆盖在后灌混凝土下面造成的。

在灌注施工过程中不易发觉，多系在桩身质量检测时才发现。

预防方法：在进行灌注施工时，混凝土拌合量应考虑发生故障时的备用数量。

灌注的首批混凝土拌合物的初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成的时间，当桩身混凝土数量较大，灌注需要时间较长时，应通过试验在首批混凝土中掺入外加剂（主要为缓凝剂）。

若已发现夹层断桩事故时，应参照下节介绍的方法予以补强。

2.8混凝土严重离析
多由导管漏水引起水浸、地下水渗流等原因造成的。

预防方法：使灌注的混凝土拌合物符合设计及施工的规范要求外，灌注前应严格检验导管的水密性，灌注中应注意防止导管内产生高压气囊，在承压地下水地区应检测地下水的压力高度和渗流速度，当其渗流速度超过12m/min时，应注意在此地区进行钻孔灌注桩的施工措施。

此种事故多在桩身质量检测时发现，处理方法参照下节介绍的方法予以补强。

3灌注桩的补强方法及技术要求
钻孔灌注桩经桩身质量检测后，发现有夹层断桩、混凝土严重离析、空洞等事故时，经设计代表及监理工程师的同意后方可进行补强处理。

具体的补强措施应经业主、设计、监理三方同意后根据现场实际情况予以确定，常用的补强方法有压入水泥浆的补强方法和补桩补强方法。

压入水泥浆的方法予以补强。

具体操作为：
1、先钻两个小孔，分别作压浆和出浆作用；深度要求应达到补强处以下1m，对于柱桩应达到桩低基岩。

2、用高压水泵向孔内压入清水，使高压水携带夹层泥沙从出浆孔被冲洗出来。

3、用压浆泵先压入水灰比为0.8的纯水泥浆，进浆口应用麻絮填堵在铁管周围，待孔内原有清水从另一孔全部压出之后，再用水灰比0.5的浓水泥浆压入。

4、浓浆压入时应使其充分扩散，当浓浆从出浆口冒出时停止压浆，用碎石将出浆口封填，并用麻絮堵实。

5、最后再用水灰比0.4的水泥浆压入，压力达到0.7～0.8MPa时关闭进浆阀，稳压压浆20～25min，压浆补强工作结束。

6、待水泥浆硬化后，应再钻孔取芯检验补强效果。

补桩补强，经业主、设计、监理三方同意后，一般常在问题桩两侧加设两根桩径略小于原设计桩径的扁担桩予以补强，扁担桩的桩径、桩长以及距问题桩的距离均需经设计方重新计算后予以确定。

对于桩柱式基础，要在问题桩和扁担桩顶部加设系梁，予以加强桩间的横向联系刚度；对于群桩承台式基础，进行补桩补强有可能会造成承台平面形式的变更，造成异型承台不利于下步工序的施工。

由于受施工现场环境以及其他方面的影响，进行补桩补强会造成很多问题，如施工空间不足，异型承台的实现比较困难等，除非特殊情况一般不建议采用补桩补强措施予以补强桩基承载力。

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