钻孔灌注桩断桩成因分析及防治措施

钻孔灌注桩断桩成因分析及防治措施

摘要：钻孔灌注桩是土木与水利工程中大型结构物最基本的基础形式，应用十分广泛；但由于施工过程的复杂性，不确定性因素较多的特点，在灌注过程中难免会产生断桩。本文在分析钻孔灌注桩断桩可能产生的原因之基础上，提出了其有效的处理方法和预防措施，以供实际工程参考。

关键词：钻孔灌注桩断桩处理方法预防措施

随着我国经济的快速发展，土木与水利工程建设步伐的不断加快，钻孔灌注桩由于其对地质状况的适应性强，承载力高，成本适中、施工设备简单，操作方便等优点而被广泛应用于房屋建筑、桥梁基础和港口工程建设中，目前已形成了一套比较完善的施工技术。但由于桩基工程的隐蔽性，施工时受机具、材料、环境、甚至人为等众多因素的影响，在成桩的过程中往往会因上述环节处理不当而产生断桩。然而一旦断桩，原结构的承载力必然发生改变，影响其受力特点，延缓整体工程的施工进度，甚至于影响整体安全。因此，必须对发现的断桩及时采取有效的解决措施；本文结合自己从事多年的工程实践经验，对钻孔灌注桩断桩产生的原因进行了分析，并对此提出了有效的处理方案和预防措施。

1、钻孔灌注桩断桩产生的原因

钻孔灌注桩的断桩是指在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土中，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成所浇注的混凝土变质或受力截面受损，从而不能满足承载力的要求。常见的断桩原因大致可分为以下几种情况：

1.1导管埋置深度不当

在灌注桩的施工过程中，导管埋置深度是一个非常重要的指标；混凝土的初灌量应保证导管埋置深度不小于1m，而连续灌注时其深度应控制在2-6m。

导管埋深过小引起的断桩：初灌混凝土量过少时，不能保证已浇混凝土完全埋住导管，可能会造成导管进泥或进水，影响灌注质量而使后续灌注工作不能继续；后续灌注过程中，混凝土表面的泥浆沉淀厚度增大，有时还伴有少量坍土，使测定已灌混凝土表面标高时出现错误，导管埋深不够，造成导管提漏、进水，形成夹层断桩。

导管埋置过深：在桩基的浇注过程中，导管埋深过大，以及灌注时间过长，都可能导致已灌混凝土的流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，尤其是采用提升阻力很大法兰盘连接的导管，在提升时容易造成连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

1.2导管损坏

初灌混凝土时，导管底埋入混凝土中，导管下端为封闭状态，其上部四周要承受井孔内泥浆压力，再加上导管下端封闭，首次灌注混凝土时其内部原有空气无法排出，因而要承受混凝土下落时引起的气压；这种水压或气压过大都可能将导管压扁或接头漏水、漏气，产生断桩。

在混凝土浇注过程中，导管口不慎挂住钢筋或在浇注过程中盲目抽拔导管引起其接头断裂，使导管脱离混凝土表面而引起断桩。在堵管的处理时，将导管提升到最小埋置深度，猛提猛插导管，使导管内混凝土连续下落，与表面的浮浆或泥土相结合，形成夹泥缩孔，造成断桩。

1.3混凝土材料质量

由于工人责任心不一，人工配料有较大的随意性，造成混凝土配合比在执行过程中误差较大，使混凝土的坍落度波动大，拌出的混合料时稀时干，灌注时混凝土的流动性不好。坍落度过大时，在大压力作用下会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管，同时也影响泵送的吸人性能，使混凝土在吸入过程中就产生离析，分配阀不严容易漏浆；坍落度过小时，使混凝土初凝时间缩短，加大了混凝土下落的阻力而阻塞导管。在浇注过程中，混凝土材料的配合比不当，易使坍落度发生很大的变化，坍落度过大或过小，均可能导致卡管事故产生，造成断桩。

1.4地质条件情况

工程地质情况较差，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等，无法清理或使用吸泥机清理不够彻底时，易造成类泥沙性断桩。这种现象在土木与水利工程的断桩事故中所占比例相当大，同时也较为严重，而且一般位置深、不易处理，是导致建筑工程工期无限延长及经济上大量浪费的重要因素之一。

1.5施工环境

异常天气、机械故障、材料供应不足和停电等施工因素，造成浇注过程不能连续进行，中断时间超过混凝土初凝时间，致使导管无法拔起，形成断桩。因此，在施工前应认真做好混凝土灌注前的各项准备工作，完善相应的处理措施，以保证桩基的质量。

2、钻孔灌注桩断桩处理方法

(1)原位复桩法：对施工过程中及时发现和超声波检测出来的断桩，采用冲击钻完全清理后，在原桩位重新浇筑一根新桩，可做到较为彻底处理。该法效果好、难度大、周期长、费用高，可依建设工程的重要性、地质条件及缺陷数量等因素选用。

(2)清凿接桩法：为确保工程质量，对所发现的断桩，停止混凝土浇筑并提前拔出导管，确定接桩方案。首先，对该桩进行超声波检测定位混凝土缺陷部位；其次，根据设计和勘察所提供的地质资料采取井点降水、开挖以及C20的素混

凝土进行护壁，护壁内用钢筋箍圈进行加固；最后，开挖至适当位置(一般在断桩部位30cm以下)处对已浇筑的混凝土表面进行人工凿毛，在新旧混凝土接触面处铺1－2cm厚的水泥砂浆，然后按照挖孔混凝土施工法进行浇注。

(3)桩芯凿井法：是指边降水边采用风镐在缺陷桩中心处开凿适宜直径(一般为80cm)的孔井，开挖深度一般应超过缺陷部位1－2m，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工法浇筑膨胀混凝土。该法施工较难，进展缓慢，如遇桩周水处理不好、下降困难，将会对建设工程的质量、工期以及经济情况等造成重大影响。

(4)补送结合法：当采用分节连接与逐根沉入进行钻孔灌注桩的施工时，接桩较差可能发生连接节点脱开，对于这种情况可采用补送结合法。首先，对不确定的桩进行复打，使其下沉，接头进一步顶紧，使之具有一定的竖向承载力；其次，适当补入一定数量的完整桩，一方面可加强基础竖向承载力，另一方面补打的整桩可承受地震荷载的作用，不至于产生过大的变形。

(5)注浆法：先用小型钻机沿桩身钻一探孔，查明断桩发生的位置，再根据断桩位置，合理选用桩内注浆或者桩外注浆法，处理时其深度应在补强处50cm 以下。一般来说，当断桩位置较深、桩径较大或者断桩部位承受的弯矩很大时，宜采用桩内注浆法；当断桩的位置位于桩底部时，不宜采用注浆法进行处理。该法经济、快捷，在断桩事故后期处理中较为常见；但由于工程地质条件的复杂性并不能保证经处理的断桩都能达到预期的质量要求。

3、断桩的预防措施

(1)混凝土灌注方面：1)若使用传统的运输车从拌合站运送混凝土，为确保首批混凝土灌注后导管的埋置深度，应在施工现场设置两条运输通道(或设置两个混凝土储存场)，保证混凝土连续灌注。2)混凝土运输至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求的不能使用；采用泵送混凝土时，严格控制每盘拌和料的和易性及坍落度，不合时宜的坚决不用，严格控制外加剂掺量及搅拌时间，以使外加剂充分融合。3)首批混凝土拌合物下落后，应连续灌注混凝土；后续灌注过程中，导管的埋置深度控制在2m－6m范围内为宜，要适时提拔导管，不要使其埋置过深。4)在混凝土的浇注过程中发现导管漏水时应加快灌注的速度，并且增加混凝土的埋深，使管内混凝土超出漏水处。5)灌注混凝土时，在漏斗口放置一个6cm x 6cm网格的铁蓖子，过滤混凝土，特别在冬季施工时，可对冻块与水泥结块进行很好的过滤，预防导管堵塞。

(2)导管方面：1)导管的直径应据桩径和石料的最大粒径来确定，尽量采用大直径的导管，且导管最好采用丝扣式连接方式；若使用法拉盘式，应在其周围均匀布置斜向钢筋与导管焊接；在浇注过程中要记录好每节导管的长度，做好检查和复核工作。2)导管在使用前，应进行密水、承压和接头的抗拉拔试验，确保灌注过程中不致使导管意外破坏；灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更換。