桥梁桩基础断桩的防治

关键词：桩基础；钻孔灌注桩；断桩；处治方法 

　　0 引言 

　　当前，随着桥梁施工技术手段和施工机械的更新换代，桩基础桥梁施工逐渐受到业界好评和推崇。钻孔灌注桩属于地下隐蔽工程，在桥梁基础施工中应用较为广泛。施工阶段诸多因素都可能影响成桩质量，而施工管理精力有限，往往难以悉数控制。但是问题出现后若放任置之，就可能引发更为严重的事故，甚至延误工期，使施工方蒙受重大经济损失。施工过程中应对桩基础的施工严加控制，避免断桩等质量问题的发生。 

　　1 产生断桩的原因 

　　泥浆与水泥砂浆混合物隔开了灌注桩的上下段的混凝土，造成混凝土变质或截面受损成为断桩。如不对断桩作妥善处理，造成桩不能使用，这在施工过程中是很严重的质量问题。要十分注意，在灌注时防止断桩。常见断桩的原因有以下几种： 

　　①导管埋设深度达不到设计要求，长时间的灌注对混凝土流动性的影响较大，继续灌注的混凝土冲破表面逐渐上升，直至将表层包裹覆盖形成桩身夹泥或断桩。②在灌注期间，导管猛地向上提升造成卡管，此时多通过抖动导管的方式来促使混凝土下降，导管埋深变浅，但并未提离混凝土表面，致使泥浆混入，出现桩身夹泥的现象。如果导管提离混凝土面太大，就会导致断桩。③灌注过程中，由于卡管或漏水问题而必须拔出导管进行处理，这也是断桩形成的一个主要原因。④因前期测深不准，灌注时将沉积于混凝土面上的浓泥浆中的泥块误认为是混凝土，致使观测到的混凝土高于混凝土实际高度，致使提升导管时导管因埋深较浅而出现断桩。另外，拆卸导管时若尺度把握不准，也可能出现类似的问题。⑤灌注过程中现场突然停电，或因暴雨天气、机械故障必须中断灌注，且中途长时间停顿，必须将导管提离混凝土面导致断桩。⑥灌注期间孔壁突然坍塌造成断桩。⑦灌注桩基础前，泥浆比重和含砂率超出设计要求，或泥浆粘度不达标，致使灌注时砂浆大量沉降，缩短了导管在浆体中的埋深而导致断桩。⑧灌注时混凝土离析影响了强度的形成，甚至造成断桩。导致混凝土离析的原因主要有三方面：一是用于桩体灌注的混凝土在灌注前已存在离析现象；二是灌注时导管突然进水，致使水泥与骨料离析；三是灌注阶段导管埋深达不到灌注要求，首批浇筑的混凝土离析后未经处理便继续浇筑，致使离析的混凝土留在桩体内，浇筑后极易形成断桩。 

　　2 对断桩的预防措施 

　　对于可能产生断桩的事故，制订有效的预防措施，应做好预防工作，灌注前认真检查灌注流程和人机配备，开工后参照操作规程按部就班的进行灌注。 

　　2.1 检查桩截面抗拉强度，严格控制材料质量和用量，确保截面设计强度。①桥涵的设计并非全部出自专业的设计单位。桥涵设计中极少考虑冻胀力对桩身强度的影响，这在中小桥涵设计中极易被忽略。②配比实际标号一般应超出设计标号10%～15%，每m3混凝土用量一般不低于350kg。③严格控制成桩质量。开工前，提前测验桥涵施工所用钢筋材料的力学性能，禁止采用劣质钢筋施工，对于需要的焊条级别，钢筋的焊接工艺，一定要按规范去实施，坚持标准。 

　　2.2 为保证混凝土施工的连续性，严密施工组织设计。桩灌注开工前，仔细检查人员、机械设备是否到位，开工后尽量一步灌注到位，严格把控成桩质量。①导管的分解长度不能超过导管的提升高度，而且拆装搬运要简单方便，下端可加长到4～6m，而中节一般为2m左右。各节内径应大小一致，管内壁偏差不大于±2mm，光滑、顺直、无局部凸凹，尽量在15分钟以内完成导管的拆卸，灌注一经开工就必须一步到位，中途停止会引起质量事故。②灌注时为了使混凝土保持较好的流动性，宜采用卵石适宜粒径为0.5～3.0cm的骨料灌注，而且必须将塌落度控制在18～22cm，至少预留5h完成混凝土初凝，确保最大粒径不超过4.0cm。如有必要，可添加适量的外加剂以延长初凝时间。③导管在混凝土中的最大埋深为6m，通常是大于lm小于2m，埋深过浅会出现离析或断桩等质量问题，埋置过深会对混凝土下降形成更大的阻力，而且也会影响导管提升速率。 　　2.3 增设隔水设施，以防导管或底口进水。①灌注开工前，先通过实验检测导管的承压能力和接头抗拉能力，及时修补破裂的焊缝，以确保接头严密。②精确计算首批混凝土的灌注量，以确保整个灌注过程良好接洽，严格控制导管埋深的同时又要将导管充满。 

　　2.4 防止坍孔。施工时指派专人观测水位变化情况，因河流汛期，观察护筒四周是否渗水，认真量测河流水位升降数据。水位的变化对水下钻孔桩施工的影响非常大。若水位差明显降低，必须尽快补救，确保孔内水头高度始终符合施工要求，施工时孔口不宜大幅度震动，孔附近的承重也应该尽量减小。 

　　2.5 多余浇灌及接桩。为提高桩顶灌注质量，当桩顶达到设计标高后应该继续灌0.5～1m，待混凝土初凝后终凝前，多余的桩顶保留30cm，其余的部分全部挖除。在接桩或承台施工前将多余的30cm桩顶凿除并用清水彻底冲洗，之后开始接桩施工。 

　　3 常用处治方法 

　　3.1 原位复桩 通过超声波检测到断桩后尽快彻底清理，以便在原位复桩。要在原位浇筑一根新桩难度不小，而且需要付出双倍的灌注成本，施工周期长，因此在具体的施工活动中可参照当地的地质特点、缺陷点的数量和桩体的重要程度有计划的应用。 

　　3.2 接桩 

　　3.2.1 湿接桩法 因严重堵管造成断桩时，在灌注过程中适用湿接桩，已浇筑的混凝土尚未初凝之时，在导管拔出并彻底清理后可通过测锤量测其顶面位置，根据测量数据，通过计算可得到漏斗及导管的容积，当导管下沉到距离已浇筑混凝土顶面10cm的部位再加球胆。灌注过程中应实时观测漏斗内混凝土顶面的位置，在混凝土从漏斗下落直至将导管填满的瞬间，把导管压入已浇筑混凝土顶面之下，接桩施工随即完成。 

　　3.2.2 干接桩法 浇筑桩体混凝土时，因各种原因中途停顿而未继续浇筑，由此形成的半截桩可进行干接桩。接桩方法因半截桩桩径及其混凝土面所在地下水位而异。①当混凝土面的高度小于地下水位的高度，并且断面距孔口较深，桩径过大时，可应用桩芯凿井的方法处理。②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。③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。 

　　3.3 桩芯凿井法 桩芯凿井法施工周期长。施工过程中，若个别桩水位居高不下，便更难以处理，最终可能因工期延误或质量不达标使施工方蒙受经济损失。在缺陷桩中心边降水边采用风镐凿一直径为80cm的井，这种方法说起来容易做起来难，深度最好超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，将钢筋笼吊放到指定位置，用挖孔混凝土施工法灌注膨胀混凝土。 

　　3.4 纠偏法 纠偏法的应用条件是：一短桩；二桩身倾斜但是依然完整未断裂。出现这两种情况后可通过千斤顶对桩体进行纠偏复位。 

　　3.5 补送结合法 采用分节连接打入桩，当逐根沉入时，打设质量达不到设计要求的接桩的连节点可能会脱开，脱桩后可通过送补结合法进行处理。复打存在质量疑点的桩，桩体下沉后将松开的接头顶紧，使其具有竖向承载力；其次，补设的桩体最好是完整的，全长的，一方面可补足整个基础的竖向承载力，同时地震荷载的承载能力会有所改善。 

　　3.6 二次成孔法 灌注阶段，如果孔内混凝土灌注高度不高，断桩后可及时将钢筋笼从孔内提出，再通过冲击钻进行二次钻孔，彻底清孔后重新吊放钢筋笼继续灌注；如果孔内混凝土灌注高度较高，中断时间过长，钢筋笼无法在混凝土初凝后拔出，可先加固孔口，在孔口周围布置钢圈梁，将灌注桩钢筋接长后一根一根地焊接在钢圈梁上，继而通过千斤顶抬高钢圈梁，使钢筋承受向上的拉力。由已灌注的砼锚固断桩的钢筋笼下部，由孔口圈梁反向锚固上端，同时对其施加向上的拉力，使钢筋笼成为双向约束的导管。为避开了剪不断、打不烂的钢筋，应根据冲击钻的型号和直径选用恰当的冲击钻锤，从钢筋笼内部穿心钻进。这样一来，钢混一体化的断桩处理便转化成了在低强度的砼中的钻进施工，已浇筑的混凝土与钢筋被彻底分离后进行二次浇筑成孔。 

　　3.7 注浆法 在桥涵施工中，最常见的一种断桩处理方法是注浆法。相较于上述几种桩体施工方法而言，注浆法虽然方便快捷、成本低廉，但灌注质量没有保障。使用注浆法时，为查明断桩的具体位置，先用小型钻机沿桩身钻一探孔，可采用桩内注浆法或者桩外注浆法根据断桩的位置处理。 

　　3.8 扩大承台法 原有的桩基承台平面尺寸由于以下三种原因，满足不了构造要求或基础承载力的要求，而需要扩大桩基承台的面积。①考虑桩土共同作用。当单桩承载力不达标时，必须扩大承台同时考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。②桩位偏差大。原有的承台平面尺寸与现实要求不符，需要扩大承台。③桩基质量达不到设计要求，可考虑增设抗震地梁以提高结构的抗震能力。另外，可将独立的桩基承台连成整块，以提高桩基整体的承载力，防止桩基承台发生不均匀沉降。 

　　4 结束语 

　　桩基础断桩事故是桥涵施工中可能对施工质量构成威胁的一个主要问题。施工过程中，施工方应该加强管理，提前预控，严格遵守施工规范和操作规程。质量事故发生后，及时查明原因进行补救，确保桩基质量达标，以提高工程的整体质量。 

　　参考文献： 

　　[1]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. 

　　[2]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. 

　　[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.a