钻孔灌注桩桩身夹渣及断桩的原因分析与解决办法

2014-04-13陈龙

建设监理 2014年10期

关键词：断桩夹渣解决办法

陈龙

（苏州工业园区建设监理有限责任公司，江苏苏州 215021）

钻孔灌注桩桩身夹渣及断桩的原因分析与解决办法

陈龙

（苏州工业园区建设监理有限责任公司，江苏苏州 215021）

摘要：钻孔灌注桩在高层建筑中使用越来越频繁，经常发生夹渣和断桩的问题。讲述了一次灌注桩断桩问题的处理过程，并根据以往经验分析了施工准备阶段、成孔阶段、混凝土浇灌过程中三个方面容易导致桩身夹渣及断桩问题的原因和解决办法。

关键词：夹渣；断桩；原因分析；解决办法

1 工程概况

江苏某地一大型商业项目，基础为钻孔灌注桩，共 1 532根，直径有 60 cm、80 cm、100 cm 三种，全部为摩擦型桩。发生问题的 112# 桩为直径 100 cm，桩长 48 m，桩端持力层为 13 层(粉土夹粉砂)，要求进入持力层≥20 m，混凝土浇灌至下午 17∶00 时，由于地处市中心且有一路段发生交通事故导致多辆混凝土车堵在路上。等待了近 2 h 混凝土才到现场，浇灌时孔内泥浆已无法上涌，料斗、导管内混凝土无法下灌，同时导管亦无法下埋，此时混凝土面距桩顶 25 m。多次尝试下埋导管均未成功，只好不停地拆除导管，最后经经测绳测量得知导管埋深已不足 30 cm，前后持续一个多小时导管始终无法下埋，无法继续浇灌混凝土，最后为防止混凝土凝固无法拔出导管，只好拔除全部导管。

2 处理

由于泥浆护壁的钻孔桩成孔后不宜停放过久，立即从别的桩机上调来导管及小直径钻头，使用直径为 60 cm 的钻头重新接上钻杆，下钻之前重新将钢筋笼在十字方向上固定并居中，防止钻头、导管卡到钢筋笼，下钻至桩头并钻进约 30 cm左右(由测量钻杆进尺来控制)，这样可以清除桩头夹渣混凝土，以尽量减少检测时出现夹层的可能。提起钻杆，重新下导管清孔，将刚才搅起的桩头沉渣循环出去，同时加大泥浆比重护壁。不时测量孔深及泥浆指标，清孔完成时泥浆指标为比重 1.15，砂率 1%，粘度 20 S，沉渣厚度约为 5 cm。计算混凝土浇灌时料斗下口所需高度：

式中：H 为料斗下口至混凝土面的高度；P 为导管内混凝土下落并将导管外混凝土顶升时所需的超压力，取 100 kPa；Hw为混凝土面以上泥浆的高度，取 23.8 m；γw为桩孔内泥浆的重度，由实测的泥浆比重计算，取 11.27 kN/m3；γc为混凝土的重度，取 24 kN/m3。

经计算，混凝土浇灌时料斗所需高度为 11.6 m，此时孔深为 25 m，满足料斗高度要求。

因现场无隔水塞，只好将导管最下端包一块彩条布并用绳捆扎固定在导管上，捆扎时以不能过松也不能过紧、尽量不让泥浆水返入导管和可以使混凝土冲开彩条布为界。下导管至桩头中间位置并进入距桩头约 50 cm 的位置。计算首灌所需最少混凝土方量：

式中：V 为首灌所需最少混凝土方量；D 为桩孔直径，取 1 m；d 为导管内径，取 0.244 m；H1为导管下口至桩孔底的高度，取 0.5 m；H2为导管首灌时的埋深，取 1 m；Hwγw/γc为首灌时导管内混凝土平衡桩孔内泥浆压力所需的高度，其中 Hw为混凝土面以上泥浆的高度，取 23.8 m；γw为桩孔内泥浆的重度，由实测的泥浆比重计算取 11.27 kN/m3；γc为混凝土的重度，取 24 kN/m3。

使用较大的料斗并放满混凝土(1.8 m3)，开阀浇灌时不停止往料斗里放混凝土，保证混凝土浇灌的连续性。此时孔内泥浆面上涌，直至浇灌完成未有异常情况，混凝土二次浇灌成功，后期进行小应变检测结果为二类桩。

3 原因分析与解决办法

此次断桩问题虽已及时处理，避免了设计核定的麻烦，但得到的经验教训是值得学习的。结合以往的监理经验对泥浆护壁钻孔灌注桩容易导致夹渣及断桩的常见问题的原因分析与解决办法进行探讨。

3.1 施工准备阶段

(1)由于现在大多使用商品混凝土，市场上商品混凝土厂家良莠不齐，混凝土质量很难得到保证，影响混凝土质量的因素也比较多：水泥含量不足，石子针片状过多、砂率低，增加了导管与混凝土的摩阻力，容易导致导管无法下埋，有可能致使导管堵管，施工单位和监理单位需要严格甄选混凝土厂家，混凝土浇灌时要安排人员常驻现场监督其原材料及配合比，从混凝土源头上把好关。运输用的混凝土罐要密封坚固，运输过程中不得漏浆、离析。增加水泥(水泥浆)以改善混凝土的水灰比，坍落度宜控制在 180 mm～220 mm，加强混凝土的和易性，降低集浆比，减小混凝土与导管之间的摩阻力，预防堵管现象出现。

(2)钻孔或浇灌过程中要注意突然停电或其他突发情况的出现，现场必须配备备用发电机，功率需满足现场施工的要求，要有备用的导管、钻头、测绳等器具，以备堵管时使用。

(3)要注意检查导管内外壁是否光滑，是否有变形、凹陷、开裂、导管拼接是否顺直，接头处是否有偏位。导管每次连接时一定要密封，法兰要拧紧，使用前要做泌水试验，压力不得小于桩孔水深的 1.3 倍压力，保证不得漏水，不符合要求的导管要及时更换，防止因为导管问题而出现堵管现象。

(4)护筒周边有水，埋置过浅，护筒下口或桩孔内泥浆向外渗漏，孔内水头高度不易保持，容易出现坍孔，从而导致桩身混凝土夹渣。护筒周边要夯实，护筒顶面宜高出原地面20 cm 左右，护筒宜埋入粘土层中不小于 0.5 m，升降钻头时要注意避免碰到护筒。

3.2 成孔阶段

(1)钻头直径要经常检查，刀片有脱落时要注意及时焊接更换，现场要制作好符合桩孔直径的孔规，成孔后必须使用孔规进行检查，防止出现因为缩孔而导致的坍孔现象。

(2)土体中有软塑土的要注意土体遇水膨胀、地层应力释放而出现缩孔现象，钻头要上下反复扫孔，来保持孔径。钻孔进尺太快，泥浆还未起到护壁的作用，或在某一层面钻孔时间过长，容易形成扩大孔，而此层面上部的孔壁得不到支撑导致坍孔。钻孔进尺不得过快，也不得过慢，要使用失水率较小的泥浆护壁，以免护壁不牢引起坍孔。

(3)钢筋笼在吊运过程中要注意变形，最好在笼内焊一个十字形的加劲筋，待钢筋笼吊入孔内时拆除，下钢筋笼前注意检查钢筋笼的垂直度，是否对准桩孔中央。钢筋笼上下节连接时要保证垂直，钢筋笼保护层要安装牢固，保证四周保护层大小一致，下钢筋笼时最好使用导向钢管吊装、连接。这样混凝土浇筑时也不易产生偏位，也可防止钢筋笼刮碰而坍孔，从而导致夹渣。

(4)二清泥浆比重未控制好，比重过大容易导致导管外孔内压力变大。清孔时要注意控制泥浆比重、砂率、粘度、沉渣厚度等指标，建议控制范围：泥浆比重不大于 1.20；砂率不大于 8%；粘度不大于 28S；沉渣厚度不大于 10 cm。钢筋笼内径较大时可以使用直径较大的导管，增加导管内的混凝土方量，平衡内外压力差，防止孔内泥浆压力过大导致混凝土面上升困难，以至出现堵管现象。

3.3 混凝土浇灌过程中

(1)首灌时要注意防止导管进水，要保证首次埋深大于1 m；防止因首灌方量计算有误，使首灌的混凝土不能埋住导管下口，全部在导管以外，造成导管进水，容易导致混凝土离析、夹渣、断桩等现象；测量孔深时容易产生错误，防止因计算导管埋深时产生错误拆错导管。施工单位及监理单位要认真测量、计算，尽量避免此类测量、计算错误。

(2)混凝土浇灌开始不久如发生堵管现象，可使用振动器振动导管，如果没有效果，拔除导管，用空气吸泥机将已浇灌的混凝土全部吸出，更换导管，重新清孔浇灌混凝土。

(3)混凝土浇灌过程中，由于未能连续浇灌，易使导管内产生高压气囊，导致法兰位置漏气、漏水、密封圈脱落，从而使导管内混凝土离析，增加了混凝土与导管的摩阻力，容易导致堵管。浇灌混凝土时要徐徐灌注，尽量将导管内空气排出，避免导管内形成高压气囊。

(4)混凝土浇灌时间过长，过程不连续，早期混凝土已经初凝，容易在导管下口形成“盆”状混凝土面顶住导管，使导管内的混凝土无法下灌，提升导管才可以使混凝土下灌，但导管无法下埋并随同混凝土面一起上升，容易导致导管埋深不足，甚至脱空进水。混凝土浇筑时间不得长于初凝时间，如果浇筑时间超过首批混凝土的初凝时间，最好掺入缓凝剂。浇灌前要让混凝土厂家保证混凝土供应的及时性、连续性，出现混凝土供应中断时要有应急措施。混凝土浇筑过程中要经常测量孔深、导管埋深，及时拆除导管，埋深要控制在 2 m～6 m 之间，不得集中拆除导管。导管提升后可使导管内混凝土相对导管外的混凝土压力增加，容易使混凝土下灌，但要控制好导管埋深。如果导管无法下埋可适当增加料斗上的配重，左右、上下旋磨，可以使导管稍有下埋。如果导管埋深过大未能及时拆除，导致导管无法拔除。此时可以用千斤顶、“葫芦”、卷扬机试拔，如果实在无法拔除，只能割断导管，重新下导管清孔浇灌混凝土。

(5)桩孔内水头高度在短时间内变化较大，孔内有大量汽泡泛起，极有可能产生坍孔现象，泥渣堆积在混凝土表面导致混凝土提升困难。混凝土浇灌过程中，桩孔周围土体有承压水层的要注意保持孔内水头高度，有地下水的要注意水头高度要高出地下水位 1 m 以上，防止坍孔导致桩身有夹层。

(6)混凝土超灌高度不够，容易导致桩头混凝土夹渣，强度不足，要注意超灌面标高的测量控制，最好不小于 1 m，如果已经浇灌完成，可以开挖出桩头并破除夹渣部分，重新立模浇筑。