钻孔灌注桩断桩的原因分析及有效预防措施

钻孔灌注桩断桩的原因分析及有效预防措施

钻孔灌注桩是埋于地层内的隐蔽建筑物，是以桩体外壁与周围土壤的摩擦力或桩尖的承载力来传力的桥梁基础形式。目前钻孔灌注桩以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。但由于灌注桩属于隐蔽工程，影响灌注桩施工质量的因素很多，如地质状况、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等，稍有不慎或措施不当，就会产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，不仅影响工期，对整个工程质量产生不利影响。所以，在施工过程中对每一环节都必须严格要求，对各种影响因素都必须详细考虑，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。本文着重阐述钻孔灌注桩断桩产生的原因及防治措施。

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断桩的原因分析

1.1 常见的断桩形式

在钻孔灌注桩施工中，由于操作失误，设备不良及水文地质条件等影响，极易发生断桩事故，一般而言，常见的断桩形式有以下4种。

1.1.1 混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土所充填，其原因是：由于导管下距孔底过远，混凝土被泥水稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固。

1.1.2 桩身中段出现混凝土不凝体，其原因是：受地下水活动的影响或导管密封不良，泥水浸入使混凝土水灰比增大。

1.1.3 桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开，其原因是在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣。

1.1.4 桩身出现空洞体，其原因是：未采用“回顶”法浇注，而是采用从孔口直接倒入的办法浇注混凝土，导致混凝土产生离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段产生疏松、空洞现象。

1.2 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而形成。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，这些影响因素主要有以下几点：

①水泥初凝时间过短；

②骨料粒径偏大，砂粒中有大卵石；

③水泥混凝土的和易性差，流动性差；

④清孔工作不彻底；

⑤导管埋得过深或过浅；

⑥导管进水；

⑦由于机械故障或施工机具配置、劳动力组织不合理，致使灌注时间过长。

1.3 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。分析起来，断桩产生的原因有以下几个方面。

1.3.1 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。

1.3.2 在灌注过程中，导管的埋置深度是一项重要的施工指标。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，因为连接螺拴拉断或导管破裂而产生断桩。

1.3.3 产生卡管现象：由于人工配料的随意性较大，加之责任心又差，势必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：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。这些都会导致卡管现象，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事故的重要措施。

1.3.4 坍塌：由于工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视又不够，有甚者分包或转包，施工人员没有经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软

塑状质时，造成类泥砂性断桩。这类现象断桩占有相当大的比例，较为严重，而且位置深、难处理，这也是导致工期无限延期及成本增加的重要因素。

1.3.5 特殊原因：由于导管漏水、机械故障或停电造成施工不能连续进行，井中水位突然变化等因素，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十分重要的。

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断桩的防治措施

2.1 桩孔成孔后，必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确计算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意基岩中的孔径扩展情况，避免首次灌注量不足。

2.2 首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋住0.8m以上的要求，首次灌注时，第1～2斗投料需采用水泥砂，并尽量做到一次性灌入孔内。

2.3 灌注导管口径下限应控制在200mm以上。导管下端应尽量光滑，其连接处要加放密封圈，以防止泥水浸入。导管使用前要进行清洗，除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5m。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板，增强隔水效果。

2.4 混凝土配合比应合理，应严格控制其塌落度（一般控制在400px～500px 为宜）。改变水泥标号、品种及生产厂家时，必须先做好配合比试验，按配合比控制质量。

2.5 在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行止水处理，止水成功后方可灌注混凝土。采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。

2.6 准备灌注的混凝土所需的各种材料要准备足量。在灌注过程中应避免停水、停电。

2.7 根据导管内外混凝土的上升高度，合理掌握导管拆卸长度，在正常情况下应保持导管下端被埋2m～3m，切勿起拔过多。

2.8 在灌注混凝土过程中，要定时测量导管内外混凝土的深度，

并绘制曲线，以监视断桩是否出现。在正常情况下，导管内外混凝土界面的距离是开始大，然后逐渐缩小，最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大，并且导管外混凝土曲线变平，而管内混凝土曲线变陡，则是断桩预兆，应查明原因，尽快处理。

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断桩的处理方法

如不慎发生钻孔灌注桩的断桩事故，应进行及时补救，笔者认为一般补救处理措施主要有以下几种：

3.1 二次造孔法

3.1.1若断桩位置在10m以下，钢筋笼被混凝土埋置较浅，且通过调试能将钢筋笼提升，应迅速将其整体提出孔外，然后用冲击钻重新钻孔，清孔后再就位钢筋笼，重新灌注水下混凝土。

3.1.2若断桩位置距地表10m以下且混凝土已终凝时，可使用直径略小于钢筋笼内径的冲击钻，在原桩位进行冲击钻孔，直至钢筋笼底口以下1.0m，然后将钢筋笼整体或一根根地吊出孔外，接着再进行二次造孔至设计直径，清孔后重新就位钢筋笼，灌注水下混凝土。

3.2 开挖法（明挖法）

若断桩位置距地表5.0m以内，且地质条件良好，桩位处为旱地时，可采用开挖法接桩。当混凝土强度达到设计强度80%以上时，开挖桩基周围土方至断桩位置，将混入泥浆、孔底沉渣的桩头混凝土凿除，直至密实混凝土层，将表面混凝土凿毛，将钢筋笼表面的泥浆刷干净后，复核桩位、支立钢模、分层浇筑、振捣混凝土、拆模后盖上土养生。

3.3 调整桩位法

若桩基工程量不大，且断桩为施工的第一根桩基础时，也可报监理、设计单位，同意后，通过调整桩位（中线不变）来进行解决。

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结语

钻孔灌注桩工程是技术性很强的隐蔽工程，从钻孔、泥浆制备、钢筋笼吊装到混凝土浇筑各项工序应衔接紧密。影响成桩质量的因素和需要控制的环节很多，加强桩基工程检测是一个手段。要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人，强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工。只有这样，桩基的质量控制才能得到保证。