论钻孔灌注桩断桩处理

论钻孔灌注桩断桩处理

陈明亮

广东固易特种工程有限公司528400

摘要：钻孔灌注桩具有入土深、能进入岩层、刚度大、承载力高、桩身变形小，并可方便地进行水下施工等优点。近年来，随着科技发展，桩的种类和型式、施工机具、施工工艺以及桩基设计理论和设计方法等都在高速演进和发展。目前我国桩基最大入土深度己达107m，桩径已超过4m。最大扩底桩径超过5米。由于钻孔灌注桩本身的施工过程及地层条件的差异，桩基质量事故频繁发生。国内外在实践上常用的桩基处理方法有：注浆法、断桩接桩法、补（加）桩法。目前，国内很少系统地研究桩基质量事故处理的问题。其实，各种处理方法的实施与施工环境有关。

关键词：钻孔灌注桩；施工工艺；质量评价；事故处理

引言：

桩基础是一种发展迅速的深基础，在高层建筑、桥梁及港口工程中应用极为广泛，当建筑场地浅层地基土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，也不宜采用地基处理等措施时，往往需要以地基深层坚实土层或岩层作为地基持力层，采用深基础方案，深基础主要有桩基础、沉井基础、墩基础和地下连续墙等几种类型，其中以桩基础的历史最为悠久，应用最为广泛。如我国秦代的渭桥、隋朝的郑州超化寺、五代的杭州湾大海堤以及南京的石头城和上海的龙华塔等，都是我国古代桩基的典范。

1沉桩效应

钻孔灌注桩的沉桩效应较为普遍，不论是在粘土层还是砂性土层，都会影响桩的承载力。在粘性土中钻孔和灌注混凝土都会对孔壁四周的粘性土产生明显的扰动，影响桩土之间的粘着力，研究发现，钻孔灌注桩上的粘着力比沉桩前有所下降，这主要是由于沉桩使桩土界面的粘土软化，而粘土软化的原因是钻孔及混凝土灌注引起的。钻孔与灌注使桩周粘土的含水量增加，其严重程度取决于所用的施工技术。有人曾对成桩后紧贴桩身的伦敦粘土作过测试，发现成桩后，桩土接触面上的含水量比原来增加34%，而在离开桩壁约8cm。处粘土的含水量没有变化，由动力学中抗剪强度与含水量的关系可以得到，土所含水量增加可引起桩、土之间粘着力的降低，含水量增加4%，可以使桩土粘着力降低到0.3。

钻孔灌注桩在粘土层的沉桩效应表现在另一方面是对桩端粘土的影响，钻孔会使桩底粘土扰动或软化，这对于以支承为主的桩基础，会产生较大的沉降量，但对承载力来说。似乎影响不大，因为土体产生承载力的影响范围远比桩端范围大。钻孔灌注桩在砂量中的沉桩效应，主要体现在桩底砂土的扰动而松散或液化。在桩身四周的砂土，也同样存在这样的沉桩效应，因此，有人建议，在计算桩端承载力时，内摩擦角取最终值而不是最大值，但在密实的砾石中，这种沉桩效应不会发生。

孔灌注桩的沉桩效应是由其成桩工艺所决定的，现有水平无法完全避免，熟练的施工技术只能限制这些影响的程度。对于正常的沉桩效应地设计取值时应予以考虑。

1.1工过程中容易出现问题

与预制桩相比，钻孔灌注桩的主要问题是桩身的混凝土质量不易控制和保证，在地下、水下灌注混凝土过程中，容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥等现象。这主要是施工质量不好造成的。

1.2常见事故表现形式及其危害性

钻孔灌注桩在我国使用己有40年历史，早年主要用于交通部门的桥梁建设中。在城市高层建筑建设中因其循环泥浆污染环境的约束，开展较迟。但随着建设规模愈来愈大、单桩承载力要求愈来愈高，加之打入式预制桩的噪声和振动环境污染方面扰民扰业影响更大，所以自80年代初期以来逐步“进城”挤占市场的桩基形式首推钻孔灌注桩。

钻孔灌注桩事故常见形式有以下七类：

（1）孔壁坍塌，其原因很多，但不外护壁不力，土质不好等二方面。其危害性极大，使孔底沉渣增多变厚、使单桩混凝土方量激增，充盈系数变大、使桩端与持力层不接触，降低桩端阻力、使桩侧土体变松软，降低桩侧磨擦力，形成一个“软垫子”、一个“软套子”。

（2）桩身缩颈、夹泥和断桩，其原因更多，其中最主要的一种原因就是灌注混凝土过程中孔壁局部坍塌和内挤，这种事故使桩的完整性在受损害，桩身的强度和承载能力都降低。

（3）混凝土导管漏水，使浇灌的混凝土断断续续地被水冲稀而严重离析。

（4）混凝土导管堵塞，其主要原因是隔水塞制做粗糙，导管内壁不平直，变形过大，使隔水塞受阻卡住。其后果是己浇好的混凝土面上易重新积存沉渣，处理堵管需要时间，新混凝土与已浇混凝土之间存在夹泥，易致断桩。

（5）桩身蜂窝、麻面、露筋，其主要原因有二：其一，作为受弯构件的水平承载桩布筋过密，筋间净距过小（<60mm，混凝土粗骨料就难以从笼内挤出笼外填满孔壁与钢筋笼间的空隙，混凝土严重离析；其二，钢筋制做不精良，段间焊接空中作业操作不规范，笼体弯曲不直，笼与孔壁间隙过大或过小，其后果是严重削弱桩的轴向受压和抗弯的承载能力；用作基坑开挖支护的桩，露筋不但影响观瞻，还易生锈蚀。

（6）桩头（包括桩头以下相当一段上部桩身）浮浆，缺失粗骨料且疏松几乎无强度，其主要原因是混凝土离析。其后果是桩上段承载能力丧失，必须截除后重新灌注混凝土。

（7）钢筋笼上浮或下沉，其主要原因是导管置放和上拔过程中挂住钢筋笼，带动它一起上下。其后果是桩的承载能力严重削弱。

2事故原因分析、预防措施及事故后处理

由上述可见，各种事故都不是孤立的，而是互为因果或多因一果的。现将常见事故发生主要原因及防止措施和事故后处理措施列表3.1。

2.1环境变异引起桩基工程事故分析与处理

鉴别施工质量和环境变异两种原因的方法

桩基工程事故发生后，常不可避免地为查明原因、分清责任的问题而发生争执，有的桩基施工单位自查报告中陈述了施工质量是好的种种理由，而建设单位面对桩基工程事故确已发生的现实，认为桩基施工质量有问题，双方争执不下，诉至仲栽机构或专家系统，这时，仲栽机构（包括当地建设主管部门及其领导）以及专家系统必须严格按“以事实为根据、以法规为准绳”的原则，公开、公正和公平地执行自已为政府办事和为人民主持公道的神圣职责。应深入调查研究、实地踏勘查访、详细占有资料、深入分析原因，同时耐心地听取争执各方的陈述意见，反复论证推敲，审慎地提出最终的仲栽结论意见，切忌主观片面、先入为主，更不容许受到利益驱动而拘私枉法。事实上，要分清施工质量和环境影响两种原因还是有办法的。以开挖基坑和邻近打桩或挖坑、抽水为例，其步骤是：

（1）查阅桩基工程施工验收报告和检测报告（特别是低应变动测报告），然后在事故发生后再检测一次或多次，掌握其发展趋势和发展速度，如果有明显变化或变化速度较快，则说明主要原因是变异；

（2）观测群桩桩头的位置及其变化，如发现移位是一边倒或从外向里移，则表明环境变异是主要原因的可能性大；只须对照本工程基坑开挖的顺序和邻坑开挖的过程与桩位移动趋势之间的关系，就可生动形象地模拟推演出桩基事故发生发展的动态过程；

（3）观测群桩桩头的倾斜程度及其变化，其理由同上；

（4）观察工地现场的地形、地貌和地物，包括坑底的形状、基坑周围房屋及其他构筑物形状、基坑支护结构的位移状况，可以发现基坑开挖、打桩和降水等环境因素变异不仅影响到桩基，而且在所有与之有关的建（构）筑物上都会有所反映。反言之，如果上述趋势不突出、变化速度不大，桩基质量检测报告第一次就存在大量问题，则施工单位难辞其咎，无法推卸责任。不过，首次检测时间是在基坑开挖到一定深度之后进行的，出现的质量问题应该是综合因素造成的。这时应该查阅基坑支护结构、邻近建（构）筑物以及坑外地面的水平和竖向位移情况，作为推论的主要判断武器。

3断桩的处理

（1）断桩按其中断位置分为深层断桩和浅层断桩。中断灌注时，若混凝土面距孔口较远，称为深层断桩。据孔口较近，称为浅层断桩。深层断桩发生在开始灌注桩不久，混凝土面距孔底较近，而钢筋笼又埋深不大。出现这种情况，应放弃灌装，提出钢筋架，重新钻孔至原孔底，进行二次灌注。如果断桩出现在灌注一段时间后，钢筋笼架埋深较大，不能提出。应当提出导管，弃掉废料，排除导致断桩故障的同时，将小于钢筋笼直径的滚筒钻下致断桩处，并将泥浆及混凝土完全取净，进行第二次灌桩。

（2）发生浅层的断桩，应采取沉井接桩法。首先用土填充钻孔，以不影响附近的施工，待混凝土完全凝结后进行处理。沉井是用混凝土或钢筋混凝土制成的井筒构造物。处理前，准备与桩径相同内径的混凝土管，移至桩的设计位置，然后在井内挖土，使井筒在自重作用下克服土的摩擦力，徐徐下沉，再接第二节井筒。节与节之间用钢筋绑扎，以免相错。直至下沉到断桩位置，对已经凝固的混凝土凿毛，清洗干净后进行接桩，连同混凝土管浇筑成一体。综上所述，钻孔灌注桩的施工要谨慎小心，出现问题必须及时且合理的进行处理。

结语：

关于钻孔灌注桩，我们应更多的关注引起断桩的原因，施工前做好施工准备、技术准备，尽量地避免断桩事件的发生。一般在灌注过程中我们就能够根据灌注过程是否顺利，是否发生异常情况来判断该桩是否为断桩。断桩一旦发生，我们应积极地分析，并根据情况果断地采取最合适的处理方法。

参考文献：

[1]孙力文.桥梁钻孔灌注桩施工质量缺陷产生原因和处治实践.浙江交通科技，2003（2）：48-49.

[2]丁先武，韦俊永.桥梁钻孔灌注桩发生断桩的原因及处理方法.建材技术与应用，2003（5）：42-43.

[3]罗大庆.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制.西部探矿工程，2004，16（9）：23-25.

[4]张开鹏.蒋玉龙.曾雪芳.桥梁加固的发展与展望[J].公路，2005（13）：89-90.

[5]罗伟.桥梁加固技术综述[J].黑龙江交通科技，2005（2）：131-132.