钻孔灌注桩断桩原因分析及预防措施
2017-04-18
目前，钻孔灌注桩应用十分广泛，钻孔灌注桩系地下隐蔽工程，影响其质量的因素较多，而且控制难度较大，若忽视就可能产生质量问题和事故，造成经济损失和工期延误。
1．产生断桩的原因分析
断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求。断桩是非常严重的质量事故。预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。下面介绍断桩产生的几种原因。
1.1灌注时间长，表层混凝土失去流动性，形成硬盖，而继续灌注的混凝土顶破硬层上升，将混有泥浆砂砾的表层覆盖包裹，是造成断桩事故的最主要因素导管拆卸过程时间过长，起重吊装设备的作业能力小，导管内壁不够光滑，塌落度过大，碎石或卵石粒径过大，沙子过粗或偏细，级配的细度膜数不好，拌和不均匀，混凝土产生离析现象，增大导管内混凝土下落阻力，而使混凝土在导管中下不去，造成卡管事故。首批已浇混凝土初凝，流动性降低，而续浇的混凝土冲破顶层上升，在混凝土中夹有泥渣土，形成断桩。
1.2桩身的截面强度不足引起的断桩
在设计中忽略冻胀力对桩的破坏作用，尤其是对土层较厚入土较深的钢筋长混凝土桩，只考虑桩身的整体冻拔而忽略了切向冻胀力与桩截面的强度关系，切向冻胀力大于桩截面的强度，将桩冻拔致断。灌注时测深不准或计算错误将导管提升过高，以至导管底部脱离砼层。在施工中，水泥用量不足，混凝土配比不当不能满足混凝土设计强度。钢筋混凝土桩的钢筋未经力学实验，品质低劣，钢筋的焊接不够规范达不到设计强度。
1.3由于塌孔引起的断桩
因为灌注施工的紧张连续，忽略了水头高度，由于护筒底口漏水，孔内水位降低，使孔内水位差减小，不能保持原有静水压力。在钻孔过程中如发现井护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加，应怀疑是塌孔现象，可用测深仪探头或测深锤探测，工地现场一般采用测深锤。若在混凝土灌注中，原停留在孔内的测深锤不能上拔或放入测深锤，测得的孔深与原孔深相差较大，可证实属塌孔。
1.4导管或导管底口进水引起的断桩
导管的水密性、承压、抗拉性能不好，隔水设施差，而导致导管渗水，首批混凝土储备
量不足，使导管底口进水。
1.5接桩时没有认真处理好多余的那部分桩头从而引起的断桩
混凝土浇筑近结束时，没有考虑接桩时混凝土施工，接桩时处理不好或清理不好桩头，导致桩顶混凝土达不到设计强度。
2．断桩的预防措施
对于断桩事故关键在于预防。灌注前要对各个作业环节和岗位进行认真检查，制订有效的预防措施。灌注中严格遵守操作规程，保证灌注作业连续紧凑，有条不紊；反复细心探测砼面，并用理论方法计算出砼面高度，比较后取砼面低的作为拆卸导管的标准；导管提升应匀速、平稳，慢慢起升；控制灌注时间在适当的范围内。要保证设备的正常工作，并有备用设备；灌注前通知配电部门，保证灌注时供应用电；要注意天气预报，合理安排灌注时间。
总结以下几点具体预防措施：
2.1严密施工组织设计，在施工前把一切灌孔的设备工具都准备齐全，保证混凝土施工的连续性，尽量缩短浇筑时间
导管的分解长度应便于拆装搬运，并小于导管提升设备的提升高度，中节一般为2m左右，下端可加长至4左右。导管内壁光滑、顺直、无局部凸凹，事先在导管内擦抹润滑液，各节内径应大小一致，偏差不能过大，应严格控制拨导管、拆卸导管时间，拆卸导管时间不应大于20分钟，能缩短尽量缩短时间，一旦开始灌注，决不能中途停止。为保证混凝土的流动性，严格控制塌落度，应保证在18～22cm之间，骨料尽可能选用卵石适宜粒径为O．5～3．0cm，使最大粒径不大于4．0cm，混凝土初凝时间不早于5h，如果必要，需加入一些外加剂如缓凝剂，以延长初凝时间。导管在混凝土中的埋置一般应小于2m，最少也不应小于1m，最大不应超过6m，埋深太大将不利于导管的提升，也给导管内混凝土的下降增加阻力，拔导管过猛容易将导管拉断。另外，还会使导管在混凝土中埋深过小，易使泥浆涌人底口。
2.2对桩截面抗拉强度进行验算，保证材料质量及用量，保证截面设计强度
由于并不是所有的桥涵设计都经专门的设计单位进行设计。尤其是等级低的地方道路工程中的中、小桥，在设计过程中很少考虑甚至不考虑冻胀力对桩身的危害作用，这就要求在设计中必须保证桩身强度，即按地基规范：
式中：为验算截面应力，kPa；K为结构安全系数，对于静定结构为1．2，超静定结构为1．3；T为总切向冻胀力，kV；P为作用于单桩上的恒载，kN；G为验算截面以上桩自重，kN；F为验算截面以上暖土层对桩周的锚固力，kN；A为验算截面面积，钢筋混凝土为受拉钢筋截面积，；为材料允许应力，kPa。
每混凝土用量一般不低于350kg，配比实际标号一般应超出设计标号10％一15％。
对于所用钢筋，使用之前一定要做力学性能实验，严把质量关，质量不合格的钢筋严禁使用，对于钢筋的焊接工艺，需要焊条级别，一定要坚持标准，按规范去实施。
2.3防止坍孔
在施工中，应有专人负责观察施工水位，观察护筒四周是否渗水，在水中钻孔桩施工中，因河流汛期，注意测量河流水位，如发现水位差降低，应及时采取措施，保证孔内水头高度，要注意不要让孔口震动过大并尽量减轻孔附近重量。塌孔不严重时，采取改善泥浆性能、加高水头后进行钻孔：当护筒底口发生塌孔时应采取护筒跟进、下内护筒等办法进行施工：当塌孔严重时，应尽快回填，采用粘土并加入适量的纯碱和水泥，回填高度应高于坍孔处2—4m，待其固化后，提高泥浆比霞快速穿过该地层。
2.4防止导管或底口进水，加强隔水设施
导管在灌注混凝土前应进行必要的水密承压实验和接头抗拉实验，严格检查接头是否严密，焊缝是否破裂，及时及早的进行修补。应计算好首批混凝土的用量。既满足足够的埋深，同时又要充满导管，以保证混凝土施工连续性。
2.5多余浇灌及接桩
为保证桩顶质量，在桩顶设计标高上应多灌一定高度，一般为O．5～lm，在初凝后终凝前挖除。但还应保留30cm以上，以待接桩或承台施工前凿除。接桩时，将多余部分混凝土凿除后用清水冲洗干净，然后方可接桩。
3.利用超声检测断桩
利用超声法对钻孔灌注桩进行检测,具有检测精度高,结果直观可靠,可以较详细查明桩身内部缺陷的性质、深度位置、范围大小及严重程度等优势,为控制钻孔灌注桩桩身完整性质量提供了一种有效的检测方法。通过实例证明超声波检测法能准确判断出桩身缺陷的位置,并能对缺陷严重程度做出定量分析,是检测灌注桩桩身质量的一种较好方法。
4.结束语
桥梁基础钻孔灌注桩质量事故引发的后果相当严重，因此制定科学的施工方案，排除一切可能产生断桩的不利因素，保证施工安全十分重要。只有严格按照规范、规程操作，加强监督检测，才能避免质量事故或把质量事故降低到最小限度。对已出现问题的桩基、断桩查找原因分析准确后，应掌握详尽而准确的现场资料，及时组织专家会诊，制定安全可靠而又经济的处理方案。严把钢筋材料的进料关，严格焊接工艺要求，严格按照科学的操作规程施工，断桩因素是可以预防的。
参考文献：
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中铁二十局一公司：李彦澎
