钻孔灌注桩施工中断桩的预防及对策
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摘要：水下混凝土灌注桩事故发生率较高，预防和处理断桩事故是桥梁施工企业应掌握的技术手段。本文结合了作者在施工中总结的处理断桩的经验和体会，供从业者作为参考。
水泥混凝土钻孔灌注桩基础具有的高承载力和高刚度，对构造物后期的稳定运行提供可靠的支持，其施工工艺简单且施工成本低。随着国内外钻孔机具的不断改进，被广泛的应用于我国各类桥梁建设中。
施工中因受环境、机械设备、材料及不可预见因素的制约，断桩现象时有出现。断桩出现后既阻碍了整个工程的质量、进度，又会增加了企业的经济支出，处理不当又可能导致废桩。如何规避断桩事故的出现，是水下水泥混凝土灌注从业人员一块心病与难题。对于由施工原因产生的断桩，选择合适的措施进行预防及处治，对施工企业具有一定施工参考意义。
1.断桩成因分析
1.1 导管出现问题导致的断桩
（1）施工中水泥配合比不合理；骨料级配不合理；塌落度过大；搅拌时间过长等原因，使混凝土入管后产生严重离析，造成离析处强度过低形成断桩。也会使导管下部因碎石挤压产生过大的摩阻力，造成卡管，引起断桩。
（2）首罐混凝土投放量不足，因冲击力不够导致桩底沉渣不能按预期冲起，混凝土浮于渣底之上，在基底处形成断桩。
（3）导管埋深计算错误或一次拨管量超过计算埋深，导致混凝土从导管内脱离，后灌混凝土与浮渣形成夹层，造成断桩。
（4）导管的密封不良产生渗水；抗拉强度不够拨管过程中造成断管，也可以形成断桩。
1.2 因塌孔造成的断桩
混凝土灌注过程中，因桩基地质水文条件较差；成孔后放置时间较长；护壁强度不够；孔内水位过低等原因造成塌孔形成断桩。
1.3 因天气、环境改变等不可预知因素；混凝土拌合或运输设备故障，导致混凝土不能及时供给。导管外混凝土初凝或凝固，形成断桩。
2.断桩的预防
断桩事故发生后，断折处多数位于水下，处理难度大且处理时间长。因此预防断桩事故的发生是最好的应对措施。结合本人近年接触到的断桩事故实践和体会，建议如下供参考。
2.1 准备工作
(1) 对关键工序制定完备的预防措施和操作手册，加强对一线生产操作人员及管理人员的技术交底教育，施工过程中严格执行操作规则和手册。
(2) 检查检修各种设备，导管内壁应清洁、光滑、无锈、无变形，导管接头处误差控制在±2mm以内；根据现场实际情况，计算投料量及检查投料斗尺寸是否满足要求。配备备用的发电机组、混凝土拌合设备及起重设备。混凝土运输罐车用后应及时冲洗，防止残存的砼越聚越多，灌注时突然大块混凝土脱落造成堵管。
2.1 施工过程控制
(1) 要确保水泥用量：目前部分施工企业采用混凝土拌合站对外承包或购买商品混凝土，因经济利益原因，往往只能达到设计标号而忽略粘聚性、保水性、流动性及和易性。因此要求施工企业在设计配合比的时候，要比设计强度提高10%，且确保水泥用量在350-370kg以上。
(2) 确保粗骨料粒径满足设计级配要求，必要时在出料仓增加过滤筛，防止大石块混入混凝土中出现卡管。
(3) 严格控制混凝土塌落度在180～220mm，控制外加剂的掺入量，尤其对北方寒冷地区冬季施工时要更加注意。
(4) 确保导管的埋置深度最少不低于3.0 米以上，拨管时上提的0.5m～1.0m要予以充分考虑，否则难以保证最少埋深2.0米以上，容易造成断桩。
(5) 确保水下混凝土灌注的连续性并尽量提高灌注速度，灌注时牵引导管后认真观察孔口返浆情况，返浆停止后再向漏斗添加混凝土。灌注后期距桩顶5m以上时，适当提高漏斗高度，以增大落差，提高密实度。
(6) 防止塌孔：灌注前及全过程应有专人负责观察孔口水位，如果观察到发生水位突然下降或孔口水面有气泡冒出时，立刻检测混凝土顶标高变化情况，可判断是否塌孔。对于有流沙层地质结构的土层尤应注意。如灌注前发生塌孔应立即停止灌注，视情况采取相应措施。
3.断桩发生后的处理对策
断桩事故发生后，视情况一般采取重新成孔法、接桩法、补桩法等工艺进行处理，注浆法虽然简单易行，但难以保证工程质量，因此不做推荐。
3.1 重新成孔法
重新成孔虽然费时费力，但重新成孔后桩基质量能够得到保证，不留任何施工隐患，应做为断桩事故处理的首选方法。
灌注施工过程中，当孔内混凝土灌注高度在2米以内且未初凝时发现断桩，应立即停止灌注，拨除或拆除钢筋骨架，重新进行淘渣至桩基底面。
当孔内混凝土在2米以上且小于 桩长且混凝土未终凝时，可拨除钢筋骨架，用卵石加黄土回填后用冲击钻重新成孔，利用冲击钻头较大的冲击力将废混凝土打入到桩基孔壁。若混凝土已经终凝，则用略小于钢筋笼直径的钻头冲孔至钢筋底部以下0.5米，放适量炸药对桩基混凝土进行松动，拨出钢筋后二次扩孔，然后重新清孔灌注混凝土。
3.2 接桩法
接桩法适用于处理桩径较大且距桩顶较近时。
当断桩位置处于水面以上时，采用挖孔的方法，清理凿除断桩处的泥浆及废混凝土，清至无松动的优质混凝土面后，按梅花型布置5根直径10cm钻深为50cm的钻孔。成孔后将钻孔吹洗干净，挤入植筋胶，将Φ28螺纹钢或无缝钢管植入，植筋胶凝固后清理桩顶表面，重新灌注混凝土。
当断桩位置处于水面以下时，可采取沉井法进行接桩。利用混凝土管或钢管做为护壁支撑，下沉井至断桩截面以下50cm，抽除孔内积水，清理残渣至优质混凝土断面，植入钢筋，重新灌注混凝土。
3.3 补桩法
补桩法涉及整个结构受力的改变，因此补桩时应尽力不干扰其他桩的布置，补桩方案必须在设计部门进行重新验算后才能实施。
对于桩距较大的单排桩，可沿纵桥向对称布置两根补桩，即俗称的扁担桩，桩间距不小于桩径的2.5倍，设置承台，由承台承载原废桩的受力。
对于群桩基础，布置补桩位置时, 应尽量保证纵向和横向两个群桩中心有一个不变。承台应根据补桩的位置, 尽量减小平面尺寸。
4.结束语
断桩事故发生后对整个工程影响较大，一旦发生，不仅仅影响工程质量、进度和效益。还会给企业的施工能力带来很恶劣的影响，引发一系列的负面效应。很多断桩事故的发生都是因为施工人员的疏忽造成，因此应严格执行操作规程，重视岗前培训和教育，加强日常监督检查，将断桩事故消灭在萌芽中。一旦出现断桩事故，应认真分析原因，迅速找到问题所在，组织专家研究解决方案，并尽快处理，将事故的影响降到最低。