钻孔灌注桩断桩事故原因分析与处理

钻孔灌注桩断桩事故原因分析与处理
摘要:本文简略分析了钻孔灌注桩断桩的特点、产生断桩的原因、表现形式，并提出了预防和处理断桩的方法.
关键词：断桩，事故预防，断桩处理
前言
随着我国基本建设的迅猛发展，钻孔灌注桩由于施工速度快，成本适中、施工简便，对水文地质条件和工程地质条件要求较低等特点，近年来成为高层建筑基础，铁路和公路桥梁地基广泛采用的一种基础工程。

钻孔灌注桩通常是进行水下灌注混凝土，然而，由于各种地质因素、施工工艺、施工设备及其它主客观因素的影响，施工中断桩的事故时有发生，严重影响工程质量。

因此应及时总结经验教训，从中分析断桩原因，更好的预防和采取相应的措施来处理断桩事故。

1 断桩的特点
所谓断桩，即混凝土凝固后不连续，其间夹砂、夹泥或被水灰比较大的未凝固混凝土软体充填；断桩可分明显（真）断桩、不明显（假）断桩两类。

明显断桩例如灌注混凝土时没能连续作业，而突然中断，没有连续灌注，导致某一截面混凝土空缺。

不明显断桩施工时不易觉察，例如原材料有杂质，没能清除而灌入孔内；水灰比过大或过小造成混凝土离析，致使混凝土桩体内出现局部夹泥、空洞、裂隙及混凝土胶结性变弱等。

尽管灌注工作比较顺利但实际已形成断桩，减弱了混凝土的强度，程度不同地影响着桩体质量。

2产生断桩的原因
由于操作失误，设备不良及水文、工程地质条件的影响，产生断桩的原因也不尽相同。

常见的有以下几种断桩形式：
a.混凝土桩体与基岩之间被沉渣充填，产生原因主要是清孔后与灌注之前停待时间太长或塌孔未清干净。

b.混凝土桩体与基岩之间被未凝固的混凝土软体充填，产生原因主要是导管下端口距孔底太远，混凝土在离开导管口后被冲洗液稀释，使水灰比增大造成混凝土不凝固。

c.在灌注过程中由于受地下水活动的影响或导管密封不良或导管口埋入混凝土的深度不够，冲洗液浸入使混凝土的水灰比增大而造成。

d.在混凝土的灌注过程中，导管提升和拔起过多，露出混凝土面而未及时处
理，或因停电待料等原因，使钻渣沉积成层，将混凝土上下分开不连续。

3断桩的预防
造成断桩的原因有很多，但只要施工人员认真仔细做好过程控制，是完全可以避免这种事故的发生。

下面结合具体施工过程谈谈断桩的预防方法。

1).桩孔成孔后，必须认真地进行清孔，在安装好导管后，还要进行二次清孔，并用测绳测量孔底沉渣。

一般是采用冲洗液清孔，清孔时间应根据孔内沉渣而定。

清孔后要及时灌注混凝土，以免时间一久，孔底沉渣增厚，超过规范规定。

2).灌注前认真做好测量工作，防止孔底沉渣厚度超过规范规定，同时测算出全孔的平均孔径和首次灌注孔段的平均孔径，以便计算出全孔及首灌孔段的混凝土需要量，尤其是初灌量，因其关系到导管下部被埋深度的问题，会影响到全孔灌注的成败。

实践证明，基岩孔段的口径并不比上部覆盖层孔段的口径小，甚至口径反而更大，视地层和钻具情况不同而异，所以首次灌注段的口径一定要进行测量，否则易造成初灌量不足，从而造成灌注失败。

3).灌浆管口径一般控制在200mm~300mm之间，过小不利于灌注，过大在起拔导管时会降低混凝土的致密性，导致混凝土疏松，导管连接处要加放“O”型密封圈，防止冲洗液浸入，导管下端应不带丝扣，尽量光滑，以利灌注，导管使用前要进行清洗，除掉污垢与水泥残渣，导管下端距孔底以0.5米较好，导管内水泥隔水塞应加放橡胶板，以增强隔水效果。

4).初灌混凝土量的计算，要能满足把导管下端埋设1.2米以下，这关系到整个桩的灌注是否顺利，故须准确计算并认真灌注，混凝土初灌量的计算为：Q =π/4D2(H-h)-(V1+V2)+V3
式中, Q:混凝土初灌量（m3）
D:首灌孔段平均孔径（m）
H:钻孔深度（m）
H:初灌混凝土面深度（m）
V1:隔水阻浆塞体积（m3）
V3:平衡导管外冲洗液导管内所需砼体积（m3）
V3=π/4d2H r1/ r2
d:导管内径（m）
r1:冲洗液的密度（kg/ m3）
r2:混凝土的密度（kg/ m3）
在实际灌注过程中，考虑混凝土的损耗，而将V1、V2省略不计，即上式变成下式：
Q =π/4D2(H-h)+ d2H r1/ r2。

5).初灌时，开始1~2斗料采用水泥砂浆，一方面利于灌注，另一方面增强混凝土与孔底基岩面的胶结。

要按计算好的初灌混凝土量充分备好混凝土，灌注时做到一次性隔水灌入孔内。

6).合理配比，严格控制塌落度，现场质检员要经常检查混凝土的配合比，塌落度；砂、石、水泥等进料严格按配比执行，塌落度应控制在18~20cm为宜。

7).灌注过程中应经常测定混凝土上升高度，以便掌握导管下部埋深，一般导管埋深应控制在2~3cm，以免托空和混入泥浆；
8).为防止灌注过程中停电、待水，施工现场最好配备柴油发电机组以及储备足够的灌注用水；
9).灌注完毕，认真清洗、安放好灌注设备，做好维护和保养工作，为下一孔的灌注做好准备。

4 断桩的处理
断桩现场一旦出现，就必须处理，用何种方法处理才使损失减少到最少，结合以往施工经验简述几种断桩事故的处理方法。

1).重新下赛灌注：当灌注混凝土时，突然灌注不下去而又无法起管时，应用较重空心钢管冲击导管内的混凝土，或用大锤震动导管法兰部位；有时效果很好，若无效时，应迅速提起灌注导管至所灌混凝土面以上0.3cm左右，用高压水冲通导管后，重新下入隔水塞，保证首灌量继续灌注，当隔水塞冲出导管后，将灌注导管继续下降使之不能再插入混凝土，然后，再提升少许并继续灌注，这样可使新灌注的混凝土与原灌注的结合良好。

此法适宜于短时间内，原灌注的混凝土尚未凝固时使用。

2).在断桩中重新施工新桩：此法是在已施工的桩中重新施工一根小一级的桩；即在原桩内重新成孔至断桩部位，下入较小的钢筋后再灌注混凝土。

3).半成品桩处理：开始浇筑混凝土时，当钢筋笼又是悬笼，砼又没埋住钢筋笼或埋入少许时发现断桩应立即停止浇灌，需提出钢筋笼，重新清孔到原位后再
下入钢筋笼，效果甚佳。

若断桩部位距孔口较浅，采取护臂措施保证孔壁不塌孔，可将孔内水抽干，借助钢筋笼保护，进行人工凿毛混凝土面并清洗钢筋笼后再进行灌注。

4).旋喷注浆法：此法经济、简单、效果也甚佳，能找到真正断桩部位，所需设备也比较简单，利用现有岩心钻机，泥浆泵、液压搅拌机、储浆灌等设备即可施工，其原理是在断桩的桩体中心钻一小孔，孔径根据桩径和抽芯要求而定，小孔钻至断桩部位以下后，将带有特殊喷嘴的旋喷钻具下到断桩部位，先清水高压冲孔，清除断桩部位的充填物，然后用高强度的水泥浆液喷灌，边喷边旋转，并在断桩部位上下活动几次，即可边喷浆边提钻，直至地表，从而使得断桩部位重新固结，保证桩身的完整性和基桩的质量。

5).加大副桩（扁担桩），若出现断桩后，以上几种处理方法都不合适，且也找不到更合适的处理方法，即可征得监理、设计院和建设单位同意，在原桩两侧对称加打两根直径较小的副桩。

参考文献
1.林宗元《岩土工程治理手册》
2.工程地质手册编写组《工程地质手册》
3.地基处理编写委员会《地基处理手册》。