浅谈粗砂层地质钻孔灌注桩施工断桩的预防

王燕张云谦

摘要：通过对断桩原因的分析，找出了预防断桩的措施，特别是地质为粗砂层的桩基施工，对以后类似地质情况钻孔桩施工预防断桩有一定的实践指导意义。本文将以205国道新沂北段改线工程沭河大桥已经施工钻孔桩出现的问题为例，概略叙述断桩产生的原因及预防措施。

Abstract: Based on the analysis of the causes of broken piles, find out the measures of prevention of broken pile, especially geology for coarse sand pile foundation construction in similar geological condition, construction of Bored Piles in prevention of broken pile has certain guiding significance in practice. This paper will be the205 National Road Xinyi north line project River Bridge had been bored pile construction problems for example, briefly describes the causes of broken piles and preventive measures

关键词： 钻孔桩 断桩预防

Key words: prevention of broken pile of bored pile

近年来，为适应经济发展的需要，公路桥梁工程的大规模兴建，钻孔灌柱桩桥梁基础所占的比例有较大增加。在桥梁的桩基施工中，有时会发生断桩，断桩是桩基混凝土的某一个断面部分或全部被泥浆侵人，破坏了桩基的整体受力状态，形成了废桩。断桩不仅造成了经济上的浪费，而且打乱了施工进度计划，影响整个工程的施工进度。根据沭河大桥钻孔灌注桩施工中的经验教训，进行分析研究，找出了一套切实可行的预防措施可运用于实践，指导钻孔桩施工。

1 产生断桩的原因

产生断桩的原因是多种多样的，主要是由于材料，工艺不当造成的，归纳起来有以下几点：

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)清孔不彻底；

5)导管埋深过大或过小

6)导管进水；

7)机械故障、施工机具配置、劳动力组织不合理，致使灌注时间过长。

2 断桩的机理分析

l ）水泥初凝时间过短，灌注后期，首批灌注的混凝土已初凝，混凝土的流动性大大降低而续灌的混凝土冲破顶层而上升，在两层混凝土中夹存泥浆、粗砂、渣土、甚致全桩夹有泥浆渣土、粗砂而形成断桩。

2)骨料粒径偏大，或河砂中夹有大粒径的河卵石，致使灌注过程中，混凝土在导管中梗塞下不去，形成卡管。实际生产中由于气候天气等诸多因素的影响，实际拌制混凝土的砂率，水灰比与试验室提供的砂率、水灰比存在较大的偏差，混凝土的和易性、流动性较差。混凝土的和易性差，在运输灌注过程中易产生离析，泌水，使粗骨料过份集中，易导致卡管；在施工3-1桩位灌注量距离桩底四米时，因为混凝土的流动性差，坍落度偏低，在灌注时导致卡管，卡管处理时间过长，首批灌注混凝土已初凝，后停止灌注，提出钢筋笼，废除原灌注的砼。当卡管后，用吊绳拌动导管、导管上安装附着式振捣器、用长杆冲捣导管内混凝土等方法后不能使导管内混凝土下落时，立即吊出导管，在已灌注的混凝土顶面再次清孔后，重新灌注，易在此界面产生断桩。

3)清孔不彻底表现在两个方面：一是孔底沉淀层过厚，一是泥浆比重大、含砂量高。孔底沉淀层过厚，清孔系数值大大降低，桩尖处的极限承载力降低，形成废桩；泥浆比重大，含砂量高，易造成灌注水下混凝土时由于钢筋笼对混凝土的束缚作用，造成钢筋笼外部分无混凝土。产生夹层断桩。同时，随着灌注的进行，孔中的沁砂逐渐沉积在已灌注的混凝土顶面，并随着混凝土的上升而上升造成混凝土顶面沉积泥砂过厚，灌注深度难以探测准确，易造成导管提隔形成断桩。

4)导管埋深过小，而初期灌注较深，灌注时产生的超压力和冲击力会大大增加，新灌注的混凝土易冲破首批混凝土冒到首批混凝土上面，将首批混凝土上面的泥浆沉淀层裹入桩内形成夹层而断桩，导管埋深过大，导管壁与混凝土的摩阻力增加，尤其是在灌注后期已灌表层混凝土已被凝的情况下，摩阻力过大易造成将导管拉断或埋管事故。

5)导管进水是由于首批混凝土储量不足，导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋设导管底口，以致泥水从底口涌入；导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，泥水从接头流入；导管提升过猛，导管底口超出原混凝土底面涌人泥水。

6)施工机具发生故障，或施工机具配置劳动力组织不合理，使灌注时间过长，最初灌注的混凝土已初凝．增加混凝土灌注时的阻力，易造成埋管或断桩。

3 断桩预防措施

1)选用初凝时问不早于2．5h的水泥，对于桩较长，桩径大，灌注时间较长者，可在首批混凝土中掺入缓凝剂。

2)把好材料关，严格控制粗骨料最大粒径不大于导管内径的1／6—1／8和钢筋最小净距的1／4，细骨料采用级配良好的中砂，同时注意挑除细骨料中大卵石。

3)努力降低实际生产与试验之间的偏差，施工过程中要及时做好材料含水量的检测，应该做到每车集料都要过秤，采取重量比控制，保证用水量和砂率不产生较大偏差，保证混凝土的和易性和流动性。

4)严格按规范要求进行清孔，孔内沉淀层厚度对于摩擦桩不大于0．5倍的桩径，在钻进和清孔过程中应根据地质条件和施工工艺确定泥浆控制指标，并依据检测的泥浆中的砂率值及时调整泥浆比重，及时清理泥浆和沉淀池中的沉淀物。灌注前，必须对孔底沉淀层厚度再进行一次测定，如厚度超过规定，需再次清孔，可用灌注导管做吸泥管用空气吸泥机清孔，或对孔底高压射水或射风3—5min，使沉渣悬浮，然后立即灌注混凝土。

5)在灌注将要结束时，在拨出最后一段导管时，拔管速度应较慢些，以防泥浆挤入桩内。

6)严格按规范要求对导管进行水密承压和接头抗拉试验。在灌注过程中，应严格控制下料速度。

7)首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度超过1米和填充导管底部间隙的需要，可按规定计算，导管下口至孔底距离25—40cm，短桩的间隙采用高限，长桩的间隙采用低限，实绩操作中因钻头的摆动，孔径会略大于设计桩径，所以首批灌注砼下料斗容量应大于理论计算值，应采用1.2的保证率系数，以确保封底成功

8)旅工时设置专人记录已灌注混凝土的数量，计算已灌注的深度(计算深度)，记录导管折卸后在孔内的长度，拔管前由两人两次仔细检测混凝土表面的深度(实测深度)并仔细校对计算深度，导管长度和实测深度，严格控制导管埋深在2—6m之间，在接近混凝土桩顶标高3—5m时，使用钢管取样会准确检测混凝土表面的深度，确保导管埋深。

9)灌注前应检修机械设备，并准备备用机械。根据试验确定的混凝土初凝时间，做好机械设备配置，劳动力组织工作。灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工，确保混凝土初凝前完成灌注工作。

3 结束语

只要分析清楚断桩产生的成因，找出相应的预防措施，断桩是可以避免的，值得注意的是断桩的产生往往是多种原因造成的，因此，要求我们具体问题具体分析，制定最佳的解决方案。