桥梁钻孔灌注桩断桩形成原因及预防处理方法

　　钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但是在实践中断桩现象时有发生，该文就钻孔灌注桩断桩的原因及预防处治作了简要分析，旨在为类似工程提供借鉴。

　　随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。钻孔灌注桩属于隐蔽工程，但由于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，如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，给国家财产造成重大损失，直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以，必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进展。

　　常见的断桩形式及影响因素

　　常见的断桩形式。从目前情况看，常见的断桩形式一般有以四种：

　　混凝上桩体与基岩之间被不凝固。由于导管下孔距孔底过远或混凝上被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固而出现断桩现象。

　　桩身中段出现混凝土不凝体。受地下水活动的影响或泞管密封不良，冲洗液浸入使局部混凝土水灰比增大，也能产生断桩现象。

　　桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开。在浇注混凝上时，泞管提升过多，露出了混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，这些问题也是产生断桩现象的重要原因。

　　桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注，而是从孔口直接倾倒的办法灌注混凝土，产生离析，造成凝固后不密实，个别区段产生疏松、空洞现象。

　　影响断桩的因素。断桩是由于桩基混凝土的某一部分和全部端面段泥浆浸入，破坏了桩的整体性受力形态，形成废桩。影响断桩的因素是各种各样的，但主要是由于材料、工艺不当造成的，归纳起来，这些产生因素主要有以下几点：⑴水泥初凝时间过短；⑵骨料粒径偏太，砂粒中有大卵石；⑶水泥混凝土的和易性差，流动性差；⑷清孔工作不彻底；⑸导管埋得过深或过浅；⑹导管进水了；⑺由于机械故障、施工机具配置、劳动力组织不合理，致使灌注时间过长。

　　产生断桩的原因分析

　　断桩作为产生严重质量事故的重要原因。对于诱发断桩的因素，我们必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生。一旦发生事故，就要及时采取补救措施。分析起来，断桩产生的原因有以下几个方面：

　　在灌注混凝土过程中，由于测定已灌混凝土表面标高错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象，形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误认为是混凝土表面。因此，必须严格按照规程规定的测深锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。

　　在灌注过程中导管的埋置深度是一个重要的施工指标。由于导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时，因为连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

　　产生卡管现象。由于人工配料的随意性较大，如果责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出的混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；由于坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。所以，要严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，这是减少和避免此类断桩的重要措施。

　　坍塌。由于工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，有甚者分包或转包，施工者没有经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等，造成类泥砂性断桩。这类现象在本工程的断桩中占有相当大的比例，较为严重，而且位置深、难处理。这些都是导致工期无限延期及经济浪费的重要因素。

　　特殊原因。由于导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，井中水位突然下降等因素，都可能造成断桩。因此，认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量是也十分重要的。

　　断桩的预防与处治措施

　　针对上述分析，我们应从预防与处治两方面采取措施：

　　采取预防措施

　　要选用初凝时间不早于2.5h的水泥，对于桩较长，桩径大，灌注时间较长者，可在首批混凝土中掺入缓凝剂。

　　严格把好材料关，严格控制粗骨料最大粒径不大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小净距的1/4，细骨料的级配选择良好的中砂，同时注意剔除细骨料中的大卵石。

　　最大限度地降低实际生产与试验之间的偏差，施工过程中要及时做好材料含水量的检测，应该做到每车集料都要过秤，采取重量比控制，保证用水量和含砂率不至产生较大偏差，保证混凝土的和易性和流动性，其坍落度控制在18cm-22cm之间。

　　要严格按规范要求进行清孔。由于孔内沉淀层厚度对于摩擦桩不大于0.5倍的桩径，对于柱桩不大于设计规定；泥浆的比重在1.05-1.20之间，含砂率小于4%，粘度17s-20s。灌注前，必须对孔底沉淀层厚度再进行一次测定，如厚度超过规定，需再次清孔，可用灌注导管做吸泥管用空气吸泥机清孔，或对孔底高压射水或射风3min-5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注混凝土。

　　灌注即将结束时，如出现混凝土顶升困难时，除按规范保证漏斗底口高出井孔水面4m=6m外，应在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。在拔出最后一段导管时，拔管速度应较慢些，以防泥浆挤入桩内。

　　处治措施

　　灌注初期的断桩。在开盘后，仅仅灌注了数米就因故中止，而且确实不能在短时间内恢复灌注，则应立即拔出导管，用气举法吸渣将孔内尚未凝结的混凝土清除干净，不宜采用二次剪球的方法，因为这样处理易造成夹泥的缺陷。如断桩时，孔内混凝土已有相当数量，气举法难以吸除而混凝土面离护筒底还有一定距离。这种情况下可考虑割除部分钢筋笼，趁混凝土强度低时用冲击钻将混凝土连同钢筋全部冲碎清除。钢筋碎断后可用电磁铁吸除。

　　内套钢护筒，清水接桩。在灌注中止时，混凝土面离孔口不足20米，可采用一个比钢筋笼直径稍小的牙轮钻，从混凝土面钻入1米以清除表层混凝土，然后制作一条比现有护筒稍小而比钢筋笼直径稍大，尽量接近设计桩径的钢护筒，从外护筒与钢筋笼之间放入孔内，可直至混凝土面。

　　旋喷帷幕法。要在桩身周围连续钻孔后旋喷灌浆，浆与砂土固结后形成一帷幕，然后用小钻头扫除桩经内1米后混凝土表层，将泥浆置换为清水，由潜水员下去将余渣清除干净，最后在清水中第二次灌注水下混凝土。如果钻孔间距20～60米不等，依具体地质情况而定。为稳妥期间，要防止液窜入孔内，还应向孔内回填土才能保证质量。

　　冻结法。要用人工制冷技术，在桩外周钻孔，放置冷混凝土，将混凝土以上护筒以下的孔壁土体中的水冻结，形成强度约为5~10MPa的冻土帷幕，达到人工处理断面并在干处浇注混凝土的目的。在冷冻孔内宜采取降低水化热措并搀加防冻早强剂，从而以免混凝土遭冻害及产生温度裂纹。

　　总之，从上面的分析看，虽然断桩的产生有着很多原因，只要我们认真分析清楚断桩产生的原因，找出相应的预防措施，断桩是可以避免的。如果产生了断桩，我们还应采取相应的处治理措施。

　　李庆明 朱萍