断桩处理的原因、预防措施及处理方法

断桩处理的原因、预防措施及处理方法来源:《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿文/陈忠王洪涛[导读]结合工程施工实际，对钻孔灌注桩产生断桩的原因进行了分析，并对预防断桩及断桩处理进行了探讨期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆陈忠1王洪涛2(1.重庆市涪陵区公路勘测设计院；2.中铁十九局第一工程公司)摘要:结合工程施工实际，对钻孔灌注桩产生断桩的原因进行了分析，并对预防断桩及断桩处理进行了探讨，从而保证桩基施工质量，减少不必要的损失。关键词:钻孔桩断桩原因预防措施处理方法0引言随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩基础由于其成本适中、施工设备简单、易于操作而被广泛应用于桥梁建设中，目前已形成了一套比较成熟的施工技术。但是由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，施工时受人、机、料、法、环诸多因素影响，其中只要任一环节处理不好都可能引起断桩。一旦断桩对工程的工期影响较大，处理的费用较高。因此下面结合多年的施工经验，对钻孔灌注桩断桩的原因进行了分析，并针对原因，提出有效预防措施和在桩基施工中处理断桩的几种方法。1引起断桩的原因1.1导管原因引起的断桩①在混凝土浇筑过程中，导管口不慎挂住钢筋笼或在浇筑过程抽拔导管引起导管接头断裂，使导管脱离混凝土面引起断桩。②灌注首批混凝土时，导管底埋入混凝土中，导管下端为封闭状态，导管上部四周要承受井孔内泥浆压力，另外，导管下端封闭，首次灌注混凝土时，导管内原有空气无法排出，因而要承受混凝土下落时引起的气压。水压或气压过大，都可能将导管压扁或接头漏水、漏气，导致断桩。因此，导管使用前应进行水密、承压和接头抗拉拔试验。③在灌注过程中，未能及时提管、拆管，导致导管埋深过深、摩擦力过大而拔不动或拔断导管。因此，要求测量人员及时探测，控制最大埋深不大于6m。1.2混凝土质量原因引起的断桩水下混凝土坍落度一般要求为18cm～22cm，因此要求混凝土应有良好的和易性，在运输和灌注过程中无明显离析，灌注时保持足够的流动性，否则容易卡管，引起断桩。因此，在施工过程中应经常检查砂、石料的级配，控制好水灰比，保证混凝土有良好的和易性。1.3初灌混凝土量过少引起的断桩混凝土的初灌量应保证导管埋深不小于1m，因为埋入深度过小，不能保证混凝土完全埋住导管，可能会使导管进泥或进水，灌注过程将不能继续。因此，混凝土灌注前，应先计算初灌量，使导管埋深不小于1m。1.4导管埋深过小引起的断桩①在灌注后期，混凝土表面的泥浆沉淀增厚，有时甚至有少量坍土，若导管埋深太小，特别在灌注过程中，在探测混凝土表面深度不准确的情况下，容易造成导管提漏、进水，造成夹层、断桩。因此在灌注后期，导管最小埋深不宜小于2m。②在混凝土浇筑过程中，应经常测定已灌混凝土表面高程，做好详细记录，据此推算导管已埋深多少和是否需要提升导管。探测应精确，否则易将泥浆坍土层误认为混凝土表面，导致导管埋深过小，出现提漏形成断桩。探测器一般使用测锤，因此，要求测锤应重一些，一般不小于4kg。2可采取的预防措施2.1材料方面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40mm。拌和前，应检查水泥是否结块；如果在冬季施工，拌和前还应将细集料过筛，以免因细集料冻结成块造成堵管。控制混凝土的坍落度在18cm～22cm范围内，混凝土拌合物应有良好的和易性。在运输和灌注过程中，混凝土不应有离析、泌水现象。2.2混凝土灌注方面①制作钢筋笼时，为使焊口平顺，最好采用对焊的方法。若采用搭接焊法，要保证接头不在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。②根据桩径和石料的最大粒径确定导管的直径，尽量采用大直径导管。导管的连接式最好采用丝扣式避免使用法兰盘式，如要使用法兰盘式要在法兰盘四周均匀布置斜向钢筋与导管焊接，减少提管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。③若使用传统的运输车从拌合站运送混凝土，为保证首批混凝土灌注后导管的埋置深度，可在施工现场设置两条运输便道，前两辆运输车同时从两条便道运送混凝土，连续灌注。④混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不能使用。⑤下导管时，其底口距孔底的距离应不大于40cm～50cm(导管口不能埋入沉淀的回淤泥渣中)。首批灌注混凝土的数量应满足导管首次埋置深度(不小于1m)和填充导管底部的需要。⑥关键设备(如混凝土拌合设备、发电机、运输车辆等)要有备用，材料要准备充足，以保证混凝土能够连续灌注。⑦首批混凝土拌合物下落后，应连续灌注混凝土。在随后的灌注过程中，一般控制导管的埋置深度在2m～6m范围内为宜，要适时提拔导管，不要使其埋置过深。⑧采用泵送混凝土时，严格控制每一盘料的和易性及坍落度，不合时宜的坚决不用；严格控制外加剂掺量及搅拌时间，以使外加剂充分融合；夏季施工输送管采取必要的翻晒措施来降低温度。3断桩的常见处理方法3.1二次成孔法灌注过程中，孔内混凝上灌注高度不大时，发生了断桩事故后如果能够提出钢筋笼，可迅速将其提出孔外，然后用冲击钻重新钻孔，清孔后下钢筋笼，再重新灌注混凝土；若孔内混凝上灌注高度很高时，中断时间过长，混凝土已初凝无法拨出钢筋笼时，此时宜对孔口进行加固，在加强后的孔口四周布设钢圈梁，把灌注桩钢筋接长后逐一焊接到钢圈梁上，然后用千斤顶顶压抬高钢圈梁给钢筋施加向上的拉力。断桩的钢筋笼下部由已灌注的砼锚固，上端由孔口圈梁反向锚固并施加向上的拉力，这样整个钢筋笼形成了一个双向约束的导管。根据冲击钻机的适应性，可选用一个合适直径的冲击钻锤在钢筋笼的内部穿心钻进，这样避开了剪不断、打不烂的钢筋，将钢混一体的断桩的处理转化为冲击钻在低强度的砼中的钻进施工，将钢筋和已灌注的混凝土完全分离，重新灌注成孔。采用此法完全可以保证桩的质量，但成本大、周期长，因此应根据实际情况和要求，与其他处理方法作经济对比，慎重选择。3.2接桩法3.2.1湿接桩法湿接桩主要适用于在灌注过程中因严重堵管造成断桩，且已灌混凝土还未初凝时，在提出并清理导管后可使用测锤测量出已灌混凝土顶面位置，并准确计算漏斗和导管容积，将导管下沉到已灌混凝土顶面以上大约10cm处，加球胆。继续灌注时观察漏斗内混凝土顶面的位置，当漏斗内混凝土下落填满导管的瞬间(此时漏斗内混凝土顶面位置可以根据漏斗和导管容积事先计算确定)，将导管压入已灌混凝土顶面以下，即完成接桩。3.2.2干接桩法干接桩主要适用于在灌注过程中，灌注被迫中断又未继续灌注而造成的半截桩。使用该法应根据半截桩混凝土面所处地下水位的情况以及桩径的大小等采用不同的方法:①当混凝土面处地下水位以上时，可以采取挖孔的方法，直接挖到混凝土面，凿毛清洗后直接灌注。应注意开挖时遇到不稳定地层应进行人工护壁。②当混凝土面处于地下水位以下时，如果断面位置距孔口不太深时，可以采用挖孔与井点降水相结合的方法处理。③当混凝土面处在地下水位以下且断面位置距孔口较深，桩径较大时，可采取桩芯凿井的方法处理。3.3注桨法注浆法是处理断桩事故后期处理最常见的方法。与其他方法相比，该方法经济、快捷，但不能保证每根处理桩都能达到质量要求。使用注浆法时，先用小型钻机沿桩身钻一探孔，查明断桩的具体位置，应根据断桩的位置，可采用桩内注浆法或者桩外注浆法处理。3.3.1桩内注浆法①当断桩位置较深，断桩处承受的弯矩不大时:另沿桩身再钻一个小孔，一个用作进浆孔，另一个用作出浆孔，孔深要求达到补强位置1m以下。用高压水泵向孔内压入清水，其泵压应大于20MPa。水流自下而上在缺陷段内进行喷射，喷管提升速度为10cm/min，旋转速度为20转/min，处理长度应为缺陷段上、下各延伸50cm。高压水将缺陷段内的软弱部分切割成泥浆状，当由一孔进行切割而另一孔有水溢出时，则可认定病害区已被打通，可换另外一孔重复操作直至全部打通；钻孔之间连通后，压入清水利用水循环将废渣排出桩体，当所有孔内水流变为清水，清渣工作结束。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，待孔内原有水从另一孔全部压出来之后，再用水灰比0.5的浓水泥浆（宜用52.5级水泥）压入。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，并以麻袋堵实。最后再用水灰比0.4的水泥浆压入，压力增大到0.7～0.8MPa时关闭进浆阀，稳压压浆20～25min，压浆补强工作结束。对于空洞和严重断桩，可在浆液中加入一定量的小粒径碎砾石。待水泥浆硬化后，应再钻孔取芯检查补强效果。需要强调一点的是，对于混凝土严重离析，空洞等质量事故，均可采用该方法补强。②如果桩径较大，采用双孔压浆补强有时不能将断桩处的泥碴和松散混凝土碎碴清除干净，可在桩身中心钻一个注浆孔，在注浆孔的四周可设置3～4个出浆孔。③当断桩位置不是很深，但也有一定深度，且该处需承受较大弯矩时，为了增加处理后的抗弯性能，则按照上述方法沿桩身钻的孔要大一些，穿过断面处要深一些。用高压水冲洗后，在钻孔内插入钢筋束或钢轨，然后压浆填满钻孔。钻孔数量及插筋量应与设计单位协商，征得设计单位的同意后方能实施。④当断桩的位置处于桩的底部时，采用钻孔注浆的方法处理效果不太理想，一般不采用这种方式处理。3.3.2桩外压浆法其处理工艺如下:①钻孔。先用黄泥将孔内填满夯实，再在离桩外0.5处，沿桩周钻直径为110mm钻孔8～12个孔，深度要求达到已浇注的砼表面以下1m，再清除孔内残碴，下入直径为Φ42mm压浆管到孔底，投入2～4cm石子及砂至孔口。②压水。封闭孔口，利用压浆管向孔内注入清水，将孔内泥浆洗净，时间1～2h，泵压不小于0.3MPa。③注浆。封闭孔口，向孔内注纯水泥浆，水灰比为0.4～0.5，水泥为525硅酸盐矿碴水泥，注浆压力为0.3～0.5MPa。泵压超0.5MPa时，随时提管直到注满并返浆到地面为止。④钻孔压浆顺序，以不影响相邻孔浆液凝固为原则。⑤待浆液固结后，采用人工挖孔，将填入黄泥运走。凿除浮浆，将孔内清洗干净。⑥浇注水下砼。处理后，经检验该桩砼达设计要求。采用此法处理断桩，关键工序是压浆要保证桩外围地层形成一个整体，阻止水在清理孔中杂物时不流入或少流入孔内。3.4补桩法若因坍孔、导管无法拔出等造成断桩而无法处理时，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。补桩法应征得设计和业主的同意，由设计单位出设计变更图纸。采用此法完全可以保证桩的质量，但成本大、周期长，因此应根据实际情况和要求，与其他处理方法作经济对比，慎重选择。4结束语钻孔灌注桩的施工由于受诸多因素的影响，产生断桩有时不可避免，处理起来也并不是十分复杂，关键是要选择经济、合理、有效的处理方法，确保工程质量。参考文献：[1]陈晓东等.人工挖孔灌注桩施工技术[J].安徽建筑.2004.6.[2]卓永红.钻孔灌注桩成孔及成桩质量的施工技术探讨[J].长春工业大学学报.2004.2.[3]宋功业，邵界立.混凝土工程施工技术与质量控制[M].北京:中国建材工业出版社.2003.77-78.[4]赵剑.钻孔灌注桩断桩的原因和预防及处理方法[J].山西建筑.2006.5.