浅谈冲孔灌注桩钢筋笼上浮原因及控制措施
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【摘要】简要介绍了钢筋笼的作用以及常规的钢筋笼对中技术，并对于施工中的上浮问题从几个影响灌注钢筋笼的因素，分析施工中钢筋笼上浮的原因以及控制措施。
冲孔灌注桩钢筋笼对中技术主要是采用外拨钢筋笼锚固筋，在主筋上绑扎砼垫块来达到 设计目的。然而，该技术对于一些复杂工况，存在着较大的局限性。同时在浇灌施工中也存在着上浮问题。
1 钢筋笼常规对中技术
1.1 操作工艺
冲孔灌注桩桩于地下土层中,地下水往往对混凝土和钢筋笼具有一定的腐蚀性,为了保证钢筋的受力性能,规范和设计上特规定桩基钢筋保护层厚度应达到70 mm。施工上一般采取钢筋笼顶端锚固筋顶撑钢护筒、绑扎混凝土垫块等对中施工技术,具体做法:安装钢筋笼之前,先在其主筋上绑扎70 mm厚的混凝土垫块,安装过程中,要求钢筋笼尽可能对准桩孔中心,缓慢沉入,当笼长约剩下1m时暂停下沉,将顶端锚固筋向四周均匀拨开,形成喇叭口,其直径约比护筒直径大100 mm,继续缓慢下沉直至孔底,完成钢筋笼安装工序,此时,向四周张开的锚固筋顶撑孔口钢护筒,混凝土垫块顶撑孔周土壁,钢筋笼对中(桩孔中心)情况一般良好。
1.2 适用范围
此项施工技术简便易行,适用于空孔长度小于2 m的工况。
1.3 局限性及原因分析
外拨钢筋笼锚固筋技术措施的分析。一般情况下,桩孔不可能完全垂直,在桩孔断面,土层可能出现软硬不均、探头孤石或孤石面倾斜、存在树头等埋藏物等情况,冲孔时桩锤向相对软柔方向冲进,造成桩孔倾斜;冲孔进入基岩后,由于岩面不平,也会造成桩孔倾斜。因此,在钢筋笼沉入桩孔过程中,如果桩孔倾斜度太大,或入岩过程中桩锤磨损造成孔径变小,钢筋笼则难以沉至孔底。这时必须吊离钢筋笼,重新处理桩孔。在提吊过程中,顶端撑开的锚固筋将会刺入土中,导致钢筋笼很难吊离桩孔,即使勉强吊离,也会变形损坏,造成经济损失,并对吊装作业构成安全威胁,故外拨钢筋笼锚固筋技术措施不适用于上述工况,必须进行技术改进方可保证安全和质量。
2 浇灌所用泥浆的要求
泥浆方面的原因。孔内泥浆的作用主要是护壁，以保持孔壁在砼灌注前及灌注过程中不出现坍塌。但如果清孔后泥浆比重过大，或清孔时间较短、清孔不彻底，则孔底比重较大、多呈团块状的泥浆不能被换出。一方面，较大比重泥浆对钢筋笼的浮力较比重小的泥浆的浮力大；另一方面，在水下砼灌注过程中，孔底呈团块状的泥浆刚接触到钢筋笼时，对钢筋笼向上的冲击力也很大，往往导致钢筋笼上浮。
3 对于钢筋笼的要求
钢筋笼的作用：冲孔灌注桩基础在两侧土压力的作用下受到剪切力及弯矩的作用，混凝土抗压能力强而抗拉能力不足，尤其是桩基础桩身较长的情况，这一不足更加明显。钢筋笼的作用就是通过纵筋来加强桩身的抗弯能力，通过箍筋来加强抗剪能力，从而保证桩的强度和刚度。
钢筋笼过轻，而没有采取防上浮措施，如压笼管。这样大的桩孔中，下入一个较小直径的钢筋笼，在过快的混凝土浇注过程中，主筋及箍筋受到上浮的混凝土的顶托作用，必然上浮。有效的控制方法是减缓浇注速度，每灌混凝土的量不要过大（不超过2方）并适当间隔停顿几秒，以利钢筋笼的固定。
4 混凝土塌落度的适度
混凝土塌落度偏小也是造成钢筋笼上浮的原因。首先，混凝土拌合物的流动性（坍落度）与钢筋笼的上浮力（摩擦力）成反比，特别是首批灌注的混凝土始终处于后灌混凝土之顶层，应从灌注开始至灌注完成始终保持必要的塑性和流动性，否则混凝土的流动性变小摩阻力增大而粘附于钢筋笼上致使钢筋笼上浮，因此要求混凝土拌合物要有足够的流动性和初凝时间，保证首批灌注的混凝土的初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间。而影响混凝土初凝时间和流动性的因素有以下几点：a.气温：气温越高，混凝土凝结时间越快；b.水泥品种：掺有混合料的水泥凝结时间较长；c.混凝土的标号：其它条件相同时，混凝土凝结时间随着标号的提高而缩短；d.混凝土的水灰比：随着水灰比的增高而混凝土的凝结时间延长；e.混凝土坍落度：一般混凝土坍落度增加，凝结时间可以延长；f.外加剂：掺入少量缓凝剂可以延长混凝土初凝时间和终凝时间。
其次，冲孔桩混凝土灌注时间的温度和总的灌注时间与摩擦力的关系 。灌注桩全部混凝土灌注完成及提升并拆除导管所耗总的时间越长，灌注混凝土时温度越高，导致钢筋笼上升的摩阻力就越大，因为混凝土的流动性（坍落度）降低率与时间、温度成正比，与拌合物原有坍落度的大小成反比，特别是在混凝土灌注的中、后期，混凝土的流动性降低，与钢筋笼的摩阻力大为增加。 当冲孔灌注桩直径较大，桩身较长，所需灌注时间较长时，或混凝土拌和机与灌注地点距离较远、运输时间较长时，灌注温度较高时，配制混凝土混合物须增加其坍落度或掺入缓凝剂。
5 浇灌速度的控制
浇筑速度过快同样使钢筋笼上浮。在水下混凝土灌注过程中，特别是混凝土面刚要接触钢筋笼底端时，混凝土灌注速度如果过快，则自导管不断涌出的混凝土来不及布满全孔，钢筋笼与孔壁形不成摩擦力，急剧上升的混凝土对钢筋笼产生向上的冲力使其上浮。
6 钢筋笼上浮的预防措施
6.1 对于清孔后的孔内泥浆，应分别自孔顶部、中部、底部提出泥浆试样，测其各项性能指标，三个部位的泥浆比重均应在 1.03～1.10 范围内方可灌注水下混凝土。
6.2 用于灌注桩的混凝土在灌注时应保持足够的流动性，坍落度宜为180～220mm，混凝土拌合物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度。如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。
6.3 为防止钢筋笼上浮，水下混凝土灌注应采取适当的、比较均匀的速度，特别是在灌注的混凝土顶面距钢筋笼底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度，当混凝土拌和物上升到钢筋骨架底口4m 以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m 以上，才能恢复正常灌注速度。
6.4 在灌注过程中，导管的埋深宜控制在 2~6m。
6.5 除了严格控制以上几项指标外，还可以把钢筋笼加以固定，以积极的态度预防其在混凝土灌注过程中的上浮。在上城的建设中，对所有冲孔灌注桩的钢筋笼都进行了固定，其方法是，在下放钢筋笼的过程中，用4根钢管探在钢筋笼最顶上的一个箍筋上，钢管对称分布，下端焊接倒钩，直接撑在箍筋上，钢筋笼下到底后，将钢管顶焊接在护筒上，灌注桩灌注完成后，把4 根钢管拔出，可重复利用。由于护筒上面的导管卡座及漏斗的重力，抵消混凝土灌注过程中钢筋笼的上浮力，从而消除了钢筋笼上浮的隐患。
7 结语
根据多年来从事冲孔灌注桩施工，对施工过程中的一些问题的认识，在该文中，特别对钢筋笼上浮问题，做了简单的分析，谈了一下浅显的自我认识，仅供同类施工参考。在冲孔灌注桩这一领域，科学技术的不断发展和施工方法、施工管理的不断完善，以及不同情况下的不同问题，都需我们努力学习，不断的去挖掘、分析、认识，才能做好我们的工作，推动冲孔灌注桩行业的飞速发展。
参考文献:
[1]现行建筑结构规范大全[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
[2]现行建筑施工规范大全[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
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