钻孔灌注桩断桩预防及处理

钻孔灌注桩断桩预防及处理
易达
石武客专河南段七标三分部
【摘要】灌注桩属于隐蔽工程，影响灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程每一环节都必须要严格要求，对各种影响因素都必须有详细的考虑，否则一个环节出现问题就有可能引起断桩。

本文简略地分析了断桩引起的原因、预防措施及处理方法等。

【关键词】灌注桩施工断桩预防处理
随着钻孔灌注桩钻孔技术的发展，特别是旋挖钻机高效率的成孔施工工艺的推广，使得钻孔灌注桩基础已经有一套比较成熟的施工技术而被广泛应用到桥梁建设中。

但是钻孔灌注桩的施工受到多方面因素的影响和制约，稍有处理不妥的地方，就很容易引起断桩，所以断桩的预防和处理是钻孔灌注桩施工中的一个重要而复杂的问题。

1．断桩原因
断桩是指钻孔灌注桩在混凝土灌注过程中，泥浆或沙砾进入混凝土，把灌注的混凝土分离开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，导致桩基不能满足受力要求；另外还有一种断桩是指桩身某一段出现混凝土离析导致桩基混凝土受损而不能满足承载要求。

常见的断桩原因大致可分为以下几种情况：
1．1由于混凝土坍落度过小，流动性差，进入导管后冲击力小，加上孔内泥浆比重较大导致混凝土灌注困难，直致无法灌注，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。

1．2由于混凝土坍落度过大或泌水严重，灌注过程中，混凝土碰到料斗或导管壁就发生严重离析，导致混凝土骨料与水泥浆分离在导管中下段形成骨料堆积而堵塞导管无法灌注形成断桩。

1．3由于导管接头丝扣变形或密封圈损坏，管壁漏水、漏气，导致灌注过程中混凝土冲击压力过小而反复冲击积压，泥浆进入导管使混凝土离析无法进行正常灌注或泥浆在混凝土内形成泥浆夹层造成断桩。

1．4由于水泥结块或者在冬季施工混凝土集料含水量过大温度低而冻结成块，搅拌时没将结块打开，结块卡在导管内，而在混凝土初凝前不能疏通好造成断桩。

1．5混凝土灌注中发生塌孔，无法清理，或使用吸泥机清理不彻底，使灌注中断造成断桩。

1．6在提拔导管时，盲目提拔，将导管提拔过量，使导管底口拔出混凝土面，或使导管底口处在泥浆层中形成断桩。

1．7在提拔导管时，钢筋笼卡住导管，在混凝土初凝前无法提起，造成混凝土灌注中断，形成断桩。

1．8导管埋深过深，无法提起导管或将导管拔断，造成断桩。

1．9由于其他意外原因（如机械故障，材料供应不足）造成混凝土不能连续灌注，中断时间超过混凝土初凝时间，致使导管无法提起，形成断桩。

1．10处理堵管时，将导管提升到最小埋置深度，猛提猛插导管，使导管内混凝土连续下落与表面的浮浆、泥土结合，形成夹泥层而断桩。

2．断桩预防
2．1材料控制
集料的最大粒径应不大于导管内径的1/6~1/8以及钢筋最小净距的1/4，同时不大于35mm 。

混凝土拌和前应该检查集料的含水量，以及集料是否结块结冰。

控制混凝土的坍落度在18~22cm 之间，混凝土应有良好的和易性，保证混凝土在运输和灌注过程中不发生离析和泌水现象。

2．2混凝土灌注
2．2．1混凝土灌注前应对导管进行编号并进行水密试验，保证导管内加满水加压到0.8Mpa 后导管不漏水；导管接头还应进行抗拉试验，以防止导管渗漏。

导管安装完毕后还应该建立复核和检验制度，尤其要记好每节导管的长度。

2．2．2混凝土灌注前应对孔内泥浆比重进行测量，比重不能大于1.1g/3
cm 。

吊装钢筋笼过程中，钢筋笼不能弯曲变形，倾斜度小于1%，检查笼内及底口有无其他杂物。

保证笼内净尺寸满足设计和施工要求，确保导管安装和提拔时不卡管。

2．2．3在安装导管时，作好详细的记录，保证导管底口与孔底距离（导管悬空）在20~50cm 之间，开始灌注前要对孔进行再次测量，确认达到设计要求后在导管内放入制水球，首盘的混凝土量按照孔径和导管容积及悬空进行计算，保证首盘灌注完导管埋深不少于2m 。

首盘混凝土量)(22h H r h R V -+=ππ
H ——灌注前孔深；
h ——首盘灌注完后导管埋深；
R ——孔半径；
r ——导管半径。

灌注前混凝土在罐车内应该搅动2~3分钟使其具备良好的和易性。

首盘放混凝土灌注时，应该等混凝土进入导管口约2m 时再加速灌进，以保证导管上部的空气能及时排除，使整个灌注过程顺利，空气不至于进入混凝土内部使其离析。

2．2．4首批混凝土灌注后应连续灌注混凝土，随后的灌注过程中，一般控制导管埋深在2~6m,要及时提拔导管，不要使其埋深过大。

2．2．5关键设备要有备用，材料准备要充分，保证混凝土能连续灌注。

3．断桩的处理
灌注桩施工中，一旦出现断桩现象，必须调集一切可调集的机械、人员进行迅速可靠的处理。

3．1断桩后如果能够提出钢筋笼，可将导管和钢筋笼迅速提出孔外，然后用旋挖钻重新掏孔，在孔内混凝土初凝前迅速将其掏出孔外，使孔深达到设计要求后，重新下放钢筋笼和导管后在进行混凝土灌注。

这是一种最可靠的处理方法，操作简单，处理迅速。

3.2断桩后如果混凝土把钢筋笼埋住，使其不能提出的情况下：
3．2．1如果因严重堵管造成断桩，且混凝土尚未初凝时：
3．2．1．1如果孔内混凝土面较深时，首先准确测量孔内混凝土面到护筒顶的高度1h ，拔出所有导管重新安装，保证导管不再漏水，导管总长为2h ，孔内泥浆深度为3h 。

这时保证导管上口离护筒顶的高度为1.5m ，导管下口离混凝土面的高度为0.5m 。

则2h =1h -0.5+1.5=1h +1；
导管半径为r ；
护筒半径为R ；
计算导管内泥浆容量为1V =32h r π=)(3'
32h h R -π； 则导管内泥浆排出导管后孔内泥浆的深度'
3h =3232h R h r +； 导管内放制水球，导管上放小料斗（如果放大料斗，则因高度较高，灌注混凝土困难），开始往料斗内放和易性良好的混凝土，当用测绳量得孔内泥浆深度由3h 变为'
3h 的瞬间，由有经验的工程师指挥吊车司机将导管迅速往未初凝的混凝土中插入，直到导管上口与护筒顶平齐，此时导管埋深为1m ，然后保证混凝土连续灌注，则完成了湿接桩。

但上层混凝土有可能离析或过稠，导管无法插入混凝土中1m,考虑到导管内混凝土强大的冲击力，完全可以
将原混凝土面上的泥浆层冲开，并将其冲击成倒锥形，保证混凝土面的清洁，只要导管在瞬间能插入倒锥形底，就可顺利完成湿接桩。

导管插入后，孔内混凝土面到护筒顶的高度由1h 变为'1h ，泥浆深度由'3h 变为'
'3h 。

如下图：
（一）混凝土面较深时的湿接桩过程
3．2．1．2如果孔内混凝土面较浅时，则采用强行插管后抽浆的处理方法完成湿接桩。

首先将一块2cm 厚钢板放在导管顶口，用铲车强行将导管压入未初凝的混凝土内0.5m 左右，再在导管内放入一小型泥浆泵，将导管内所有泥浆抽出，保证导管底混凝土的洁净，然后开始灌注混凝土，则完成了接桩的过程。

3．2．2如果断桩后，上述湿接桩处理不及时，导致孔内混凝土初凝。

3．2．2．1若断桩位置处于地表10m 以下处，混凝土已经终凝，可用直径略小于钢筋笼内径的冲击钻在原桩位进行冲击钻孔至钢筋笼底口下1m 处，然后往孔内投放适量炸药，待钢筋笼松动后整体吊出或一根根吊出。

然后再进行二次扩孔至设计直径，清孔后重新灌注混凝土。

也可直接用钻头直径与桩径相同的冲击钻将孔内混凝土和钢筋一起冲击掉，在重新灌注混凝土。

3．2．2．2若断桩位置在距地表5m 以内，且地质条件良好，可开挖至断桩位置，将泥浆或松散混凝土清除，露出清洁的混凝土毛面，将钢筋上的混凝土清理干净后，支模浇注混凝土，拆模后及时回填并夯实。

3．2．2．3若断桩位置在距地表5~10m之间时，或虽距地表5m以内但地质条件不良时，可将比桩径略大的混凝土管或钢管一节节接起来，直到沉到断桩位置以下0.5m处，清除泥浆或其他不清洁的混凝土，露出干净的混凝土毛面和清洁的钢筋，然后以混凝土管或钢管为模板浇注混凝土。

3．3如果用以上方法都无法处理，或因塌孔、导管无法拔出等造成断桩时，可由设计单位结合质量事故报告提出补桩方案，在原桩两侧进行补桩。

参考文献
1.杜永昌主编科学技术文献出版社《高速与客运专线铁路施工工艺手册》
2.铁建设【2005】160号中国铁路了工程总公司主编《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
3.铁建设【2005】160号铁道部经济规划研究院主编《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》
作者简介：
易达男 1982.12 学士助理工程师。