「施工技术」灌注桩如何预防断桩?出现断桩后,如何处理?干货

发布时间: 2019-07-05    浏览(537)

桩基础断桩事故是对施工质量构成威胁的一个主要问题。施工过程中,施工方应该加强管理,提前预控,严格遵守施工规范和操作规程。质量事故发生后,及时查明原因进行补救,确保桩基质量达标,以提高工程的整体质量。


一、产对断桩的原因


泥浆与水泥砂浆混合物隔开了灌注桩的上下段的混凝土,造成混凝土变质或截面受损成为断桩。如不对断桩作妥善处理,造成桩不能使用,这在施工过程中是很严重的质量问题。要十分注意,在灌注时防止断桩。常见断桩的原因有以下几种:


①导管埋设深度达不到设计要求,长时间的灌注对混凝土流动性的影响较大,继续灌注的混凝土冲破表面逐渐上升,直至将表层包裹覆盖形成桩身夹泥或断桩。 


②在灌注期间,导管猛地向上提升造成卡管,此时多通过抖动导管的方式来促使混凝土下降,导管埋深变浅,但并未提离混凝土表面,致使泥浆混入,出现桩身夹泥的现象。如果导管提离混凝土面太大,就会导致断桩。


③灌注过程中,由于卡管或漏水问题而必须拔出导管进行处理,这也是断桩形成的一个主要原因。


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④因前期测深不准,灌注时将沉积于混凝土面上的浓泥浆中的泥块误认为是混凝土,致使观测到的混凝土高于混凝土实际高度,致使提升导管时导管因埋深较浅而出现断桩。另外,拆卸导管时若尺度把握不准,也可能出现类似的问题。


⑤灌注过程中现场突然停电,或因暴雨天气、机械故障必须中断灌注,且中途长时间停顿,必须将导管提离混凝土面导致断桩。


⑥灌注期间孔壁突然坍塌造成断桩。


⑦灌注桩基础前,泥浆比重和含砂率超出设计要求,或泥浆粘度不达标,致使灌注时砂浆大量沉降,缩短了导管在浆体中的埋深而导致断桩。


⑧灌注时混凝土离析影响了强度的形成,甚至造成断桩。导致混凝土离析的原因主要有三方面:


1)、是用于桩体灌注的混凝土在灌注前已存在离析现象;


2)、是灌注时导管突然进水,致使水泥与骨料离析;


3)、是灌注阶段导管埋深达不到灌注要求,首批浇筑的混凝土离析后未经处理便继续浇筑,致使离析的混凝土留在桩体内,浇筑后极易形成断桩。


二、对断桩的预防措施


对于可能产生断桩的事故,制订有效的预防措施,应做好预防工作,灌注前认真检查灌注流程和人机配备,开工后参照操作规程按部就班的进行灌注。


1、检查桩截面抗拉强度,严格控制材料质量和用量,确保截面设计强度。


①桥涵的设计并非全部出自专业的设计单位。桥涵设计中极少考虑冻胀力对桩身强度的影响,这在中小桥涵设计中极易被忽略。


②配比实际标号一般应超出设计标号10%~15%,每m3混凝土用量一般不低于350kg。


③严格控制成桩质量。开工前,提前测验桥涵施工所用钢筋材料的力学性能,禁止采用劣质钢筋施工,对于需要的焊条级别,钢筋的焊接工艺,一定要按规范去实施,坚持标准。


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2、 为保证混凝土施工的连续性,严密施工组织设计。


桩灌注开工前,仔细检查人员、机械设备是否到位,开工后尽量一步灌注到位,严格把控成桩质量。


①导管的分解长度不能超过导管的提升高度,而且拆装搬运要简单方便,下端可加长到4~6m,而中节一般为2m左右。各节内径应大小一致,管内壁偏差不大于±2mm,光滑、顺直、无局部凸凹,尽量在15分钟以内完成导管的拆卸,灌注一经开工就必须一步到位,中途停止会引起质量事故。


②灌注时为了使混凝土保持较好的流动性,宜采用卵石适宜粒径为0.5~3.0cm的骨料灌注,而且必须将塌落度控制在18~22cm,至少预留5h完成混凝土初凝,确保最大粒径不超过4.0cm。如有必要,可添加适量的外加剂以延长初凝时间。


③导管在混凝土中的最大埋深为6m,通常是大于lm小于2m,埋深过浅会出现离析或断桩等质量问题,埋置过深会对混凝土下降形成更大的阻力,而且也会影响导管提升速率。


3、增设隔水设施,以防导管或底口进水


①灌注开工前,先通过实验检测导管的承压能力和接头抗拉能力,及时修补破裂的焊缝,以确保接头严密。


②精确计算首批混凝土的灌注量,以确保整个灌注过程良好接洽,严格控制导管埋深的同时又要将导管充满。


4、 防止坍孔。


施工时指派专人观测水位变化情况,因河流汛期,观察护筒四周是否渗水,认真量测河流水位升降数据。水位的变化对水下钻孔桩施工的影响非常大。若水位差明显降低,必须尽快补救,确保孔内水头高度始终符合施工要求,施工时孔口不宜大幅度震动,孔附近的承重也应该尽量减小。


5、 多余浇灌及接桩。


为提高桩顶灌注质量,当桩顶达到设计标高后应该继续灌0.5~1m,待混凝土初凝后终凝前,多余的桩顶保留30cm,其余的部分全部挖除。在接桩或承台施工前将多余的30cm桩顶凿除并用清水彻底冲洗,之后开始接桩施工。


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三、常用处置方法


1、 原位复桩


通过超声波检测到断桩后尽快彻底清理,以便在原位复桩。要在原位浇筑一根新桩难度不小,而且需要付出双倍的灌注成本,施工周期长,因此在具体的施工活动中可参照当地的地质特点、缺陷点的数量和桩体的重要程度有计划的应用。


2、 接桩


2.1 湿接桩法 因严重堵管造成断桩时,在灌注过程中适用湿接桩,已浇筑的混凝土尚未初凝之时,在导管拔出并彻底清理后可通过测锤量测其顶面位置,根据测量数据,通过计算可得到漏斗及导管的容积,当导管下沉到距离已浇筑混凝土顶面10cm的部位再加球胆。灌注过程中应实时观测漏斗内混凝土顶面的位置,在混凝土从漏斗下落直至将导管填满的瞬间,把导管压入已浇筑混凝土顶面之下,接桩施工随即完成。


2.2 干接桩法 浇筑桩体混凝土时,因各种原因中途停顿而未继续浇筑,由此形成的半截桩可进行干接桩。接桩方法因半截桩桩径及其混凝土面所在地下水位而异:


①当混凝土面的高度小于地下水位的高度,并且断面距孔口较深,桩径过大时,可应用桩芯凿井的方法处理。


②当混凝土面处地下水位以上时,可以采取挖孔的方法,直接挖到混凝土面,凿毛清洗后直接灌注。应注意开挖时遇到不稳定地层应进行人工护壁。


③当混凝土面处于地下水位以下时,如果断面位置距孔口不太深时,可以采用挖孔与井点降水相结合的方法处理。


3.3 桩芯凿井法 桩芯凿井法施工周期长。施工过程中,若个别桩水位居高不下,便更难以处理,最终可能因工期延误或质量不达标使施工方蒙受经济损失。在缺陷桩中心边降水边采用风镐凿一直径为80cm的井,这种方法说起来容易做起来难,深度最好超过缺陷部位,然后封闭清洗泥沙,将钢筋笼吊放到指定位置,用挖孔混凝土施工法灌注膨胀混凝土。


3.4 纠偏法 纠偏法的应用条件是:


1)、短桩;


2)、桩身倾斜但是依然完整未断裂。


出现这两种情况后可通过千斤顶对桩体进行纠偏复位。


3.5 补送结合法 采用分节连接打入桩,当逐根沉入时,打设质量达不到设计要求的接桩的连节点可能会脱开,脱桩后可通过送补结合法进行处理。复打存在质量疑点的桩,桩体下沉后将松开的接头顶紧,使其具有竖向承载力;其次,补设的桩体最好是完整的,全长的,一方面可补足整个基础的竖向承载力,同时地震荷载的承载能力会有所改善。


3.6 二次成孔法 灌注阶段,如果孔内混凝土灌注高度不高,断桩后可及时将钢筋笼从孔内提出,再通过冲击钻进行二次钻孔,彻底清孔后重新吊放钢筋笼继续灌注;如果孔内混凝土灌注高度较高,中断时间过长,钢筋笼无法在混凝土初凝后拔出,可先加固孔口,在孔口周围布置钢圈梁,将灌注桩钢筋接长后一根一根地焊接在钢圈梁上,继而通过千斤顶抬高钢圈梁,使钢筋承受向上的拉力。由已灌注的砼锚固断桩的钢筋笼下部,由孔口圈梁反向锚固上端,同时对其施加向上的拉力,使钢筋笼成为双向约束的导管。为避开了剪不断、打不烂的钢筋,应根据冲击钻的型号和直径选用恰当的冲击钻锤,从钢筋笼内部穿心钻进。这样一来,钢混一体化的断桩处理便转化成了在低强度的砼中的钻进施工,已浇筑的混凝土与钢筋被彻底分离后进行二次浇筑成孔。


3.7 注浆法 在桥涵施工中,最常见的一种断桩处理方法是注浆法。相较于上述几种桩体施工方法而言,注浆法虽然方便快捷、成本低廉,但灌注质量没有保障。使用注浆法时,为查明断桩的具体位置,先用小型钻机沿桩身钻一探孔,可采用桩内注浆法或者桩外注浆法根据断桩的位置处理。


3.8 扩大承台法 原有的桩基承台平面尺寸由于以下三种原因,满足不了构造要求或基础承载力的要求,而需要扩大桩基承台的面积。


①考虑桩土共同作用。当单桩承载力不达标时,必须扩大承台同时考虑桩与天然地基共同分担上部结构荷载。


②桩位偏差大。原有的承台平面尺寸与现实要求不符,需要扩大承台。


③桩基质量达不到设计要求,可考虑增设抗震地梁以提高结构的抗震能力。另外,可将独立的桩基承台连成整块,以提高桩基整体的承载力,防止桩基承台发生不均匀沉降。


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