广州市公路工程公司
摘要：本文从断桩的特点、导管事故、断桩事故的预防、断桩的处理方法的方面来对钻孔灌注桩断桩事故原因分析与处理进行分析。
关键词：钻孔灌注桩；断桩；事故处理；原因
一、断桩的特点
断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求。断桩可分明显（真）断桩、不明显（假）断桩两类。明显断桩例如灌注混凝土时没能连续作业，而突然中断，没有连续灌注，导致某一截面混凝土空缺。不明显断桩施工时不易觉察，例如原材料有杂质，没能清除而灌入孔内；水灰比过大或过小造成混凝土离析，致使混凝土桩体内出现局部夹泥、空洞、裂隙及混凝土胶结性变弱等（图1）。尽管灌注工作比较顺利但实际已形成断桩，减弱了混凝土的强度，程度不同地影响着桩体质量。
.png)
图1：不明显（假）断桩示意图
1.局部夹泥（未凝体）；2.裂隙或空洞；3.混凝土离析；4.沉渣（太厚）
二、导管事故
（1）在钻孔灌注桩施工过程中导管掉落会产生断桩事故。
导管掉落的产生原因：一般施工单位都要用φ8 或φ10 圆钢作销子，2 种销子的总抗剪力只有4t 和6t，由于长期反复使用造成销子疲劳和断面削减及各销子受力不同步，使总抗剪力大打折扣，在施工过程中埋深过大时，提升导管的拉力易使销子被剪断导致导管掉落。导管连接螺丝被钢筋笼挂掉。钢筋笼制作和安装中变形及成孔垂直度不满足要求都会造成导管挂在钢筋笼上，拉不起来，发生这种情况后大多采用‘旋转法’使导管摆脱钢筋笼。在旋转导管过程中易出现钢筋笼挂掉导管连接螺丝。采用‘落管法’处理砼导管问题时，导管螺丝被振松而使导管脱落。预防措施：提高销子的材料质量是销子的强度与导管的强度相等；及时更换变形和磨损的销子及导管螺丝；导管螺丝在满足使用要求的情况下尽可能短，并设置锥形保护罩；成孔时严格控制垂直度；钢筋笼制作及按装要确保其整体钢度及时更换变形的钢筋笼。
（2）导管拔不动无法继续水下砼浇筑也是产生断桩的原因。
孔壁塌方：浇灌砼时导管拔不动，首先要复测孔深，如果已浇入的砼和孔深不相符，说明孔壁塌方。可采用吊车或取管器强行拔管，有条件时可采用振动拔管法。
钢筋笼缠住导管：浇灌一定量的砼后出现导管拔不动的问题，在排除孔壁塌方的因素后要先拔钢筋笼或同时拔钢筋笼与导管。如果钢筋能略微上升，说明钢筋笼变形而缠住导管，此时应采用“抽筋法”逐一抽出钢筋使导管解套，然后拔出导管。再加大泥浆比重，采用反循环成孔法将已浇入的砼排出。
机械设备故障：浇注砼时搅拌机、运输设备、吊车等设备出现故障，不能等待抢修完毕，要上下提动导管，保持导管内、外砼流动即可；如果抢修时间大超过水泥初凝时间，则应尽快拔出导管。
（3）导管安设不下去
孔壁塌方：安方钢筋笼后，如果导管安设不下去，经再次测量孔深，发现塌方将孔封住，钢筋笼也被埋住。出现该问题时，首先考虑的是保留桩位，尤其对一柱一桩的情况，其经济效果更显著。因此，最佳的处理办法是立刻把已入孔的导管取出，再采用“抽筋法”逐一抽出钢筋，以保住桩位，然后再粘土回填，数天后加大泥浆比重二次成孔。
成孔垂直度不够和导管变形：校正钻机垂直度时必须保证各个部位同时满足要求，如果只注意校正一个方向，则会在另一个方向身形成斜孔，使导管安设不下去。机架垂直度满足要求，但桩机未垫稳，成孔中因振动及摇晃使机架倾甚至移位而产生斜孔。成孔过程中，地表以下一定范围内有障碍物，形成折孔，应排除障碍物，回填粘土重新成孔。
三、断桩事故的预防
对断桩事故的预防，笔者认为，是完全可以做得到的，而且能够做得很好。
桩孔成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液冲孔，冲孔时间和次数应根据孔内沉渣情况而定。灌注前下探孔器，进行孔径和标高测量，准确计算全孔及首次灌注孔段的混凝土灌注量，特别要注意到基岩中的孔径扩展情况，避免首次灌注量不足。导管使用前要进行密闭试验和清洗，除掉污垢与残渣，其连接处要加放“O”形密封圈，防止冲洗液浸入，导管下端应尽量光滑。清孔后及时灌注混凝土，必须采用从导管内灌入的回顶法进行灌注。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行止水处理，止水成功后方可灌注混凝土。
（2）严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度（一般控制在18～22cm为宜）应满足灌注要求。
（3）在灌注过程中应避免停水、停电，要求灌注过程连续、快速。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板，以增强隔水效果。首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.4m以上的要求。起始部分或第1～2斗投料需采用水泥砂浆，并尽量做到一次性灌入孔内。导管埋入混凝土的深度一般控制在2～3m之间且不得< 1 m。每间隔15～20min要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核，严禁把导管提出混凝土面。根据导管内外混凝土的上升高度，合理掌握导管的拆卸长度，切勿起拔过多。
（4）在灌注混凝土过程中，要定时测量导管内外混凝土的深度，并绘制曲线，以监视断桩是否出现。在正常情况下，导管内外混凝土界面的距离是开始大，然后逐渐缩小，最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大，并且导管外混凝土曲线变平，而管内混凝土曲线变陡，则是断桩预兆，应查明原因，尽快处理。若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象，一般是由于材料规格或配合比选取不当，或者是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成的，要分清原因有针对性地加以解决，切不要无控制地靠提管消除堵塞。
四、案例分析（桩基础溶洞处理）：
广州市新广从公路（G105）永泰跨线桥工程因原设计施工图无地质资料，采用实际进场施工后，现场再逐根进行地质超前钻，对桩基础长度重新设计的方式，经补充桩基础超前钻发现大量溶洞、土洞，裂隙发育，地质较复杂。根据超前钻对每根桩的钻探数据显示：
1、地下溶洞高度在0.25米～18.6米之间，并且有几处孔位出现串洞，溶洞大小不一。
2、地下溶洞出现以下几种情况：（1）洞内无填充物；（2）洞内有填充物；（3）洞内半填充物；（4）溶洞发育带。
3、填充物溶洞有：（1）流塑状粘性土；（2）软塑状粘性土；（3）粘性土，部分溶洞填充物夹杂岩块，岩块溶蚀。
4、本项目超前钻孔数量为67个孔位，其中显示23个孔位出现溶洞，溶洞高度、填充物的定性不一，地质情况较为复杂，施工难度也较大。
溶洞分布如下表所示：
.png)
溶洞具体分布情况见后面附件：永泰跨线桥桩基溶洞统计一览表、钻孔柱状图。
由于本工程工期紧迫，工程所在地为105国道，交通流量极大，地质情况复杂，裂隙发育，溶洞较多，为避免桩基在施工过程中出现塌孔、卡钻、埋钻等事故及对周围路况的影响。同时如果溶洞问题处理不好，将大大的影响本工程的桩基础施工质量和工期目标，为了能够在合同工期内高质量的完成本项目工程，同时为了保障施工安全。经现场确认及根据溶洞发育的特点，将其分为三类：轻微溶蚀、一般溶洞、复杂溶洞，根据溶洞大小、形状、上覆地质、砂层分布及厚度等特点采用相应的措施。
1.轻微溶蚀：
溶蚀发育轻微，封闭的比较小的溶洞，施工中漏浆量较小的，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。若洞内无填充物或填充物不满，发生漏浆现象时，则采取加填片石、粘土挤密填筑溶洞，直至停止漏浆；若充填物呈松散或软塑状态时，采用抛片石、粘土块、抛入成袋水泥等方法，从而造成结块，填堵溶洞，重新开钻时，应加大泥浆比重，用膨润土护壁，继续往下钻即可成孔；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。
在溶洞范围桩的钢筋笼在溶洞上下各1m的范围内的定位钢筋上焊接厚4mm的钢板圆筒，保证成桩砼的质量。
2.一般溶洞：
溶洞发育明显，埋置较深，无大裂隙穿过，施工时明显漏浆，但施工措施得当，可不致塌孔。施工时根据桩径的不同采用直径1.7m（桩径1500mm）、2.1m（桩径1800mm）、2.4m（桩径2200mm）的钢护筒跟进至微风化石灰岩层，防止中粗砂层塌孔，进尺至溶洞顶板1～2m时，采用50cm短进尺，安排专人观察有无漏浆，若发现漏浆，迅速采用片石、水泥包、粘土包等堵漏，并及时补浆。
钢护筒壁厚1cm，每6m设置一道加强板，用振动锤沉设。
在溶洞内钻进时加大泥浆比重，每进尺1～2m回填一次，直至穿过溶洞。
3.复杂溶洞：
溶洞发育明显，并有明显裂隙，施工时漏浆严重。采用全护筒跟进至岩层顶面，防止因漏浆量大而导致覆盖层塌孔。
（1）由于上部覆盖沙层较厚，所以在钻进时采用膨润土护壁，泥浆稠度不低于1.2g/cm3。当进尺到达岩层顶面时，用导管灌入C20水泥砂浆到孔底，然后再用吊车或直接使用钻机预埋钢护筒至岩层顶面位置，一般长度在5～15m，防止上部覆盖层塌孔。
（2）灌入高标号砂浆后停止钻进48小时左右，待砂浆固结钢护筒后，采用常规溶洞区域桩基础施工方法进行成孔施工，溶洞顶板的击穿采用短进尺，溶洞内钻进采用先回填再进尺，边回填边进尺。
（3）对无填充物溶洞，溶洞顶板的击穿，先采用小钻头击穿顶板，让击穿后的顶板仍有一定的受力性能，然后用粘土、砂浆或低标号砼对空洞进行回填，回填密实并达到一定强度后，正常钻进施工。
（4）穿过溶洞后，换用大钻头按正常施工方法钻进。
4、连续多层溶洞的处理：
多层溶洞间的间距较小时，可采用钢护筒穿越处理，先用冲击锤进行冲孔、扩孔，然后采用振锤把钢护筒振沉至溶洞底部（穿越溶洞入微风化灰岩）；多层溶洞间的间距较大时，采用套内护筒法施工，即用内护筒穿过溶洞的方法进行施工，互通长度为L＝h＋2m（h为多层溶洞高）。内护筒内径比设计桩径大20cm，外径小于外护筒内径5cm，如遇第二层溶洞，第二层溶洞的内护筒外径比上层内护筒内径小3～5cm。
5、抛填物选择
冲孔到达溶洞时，针对洞内充填物的不同，需相应抛填不同材料护壁。由于本项目桩基础溶洞内填充物均为粘性土，因此抛填材料选择位片石和粘土，并适当加水泥，以便形成稳定护壁。
6、根据溶洞处理的原则，拟对以下桩基础溶洞采取振打钢护筒的方案处理：
（续上表）
.png)
说明：以上列表没有包括尚未进行地质超前钻探的桩基，后期桩基础地质超前钻探若显示有溶洞，将按上述原则进行处理。
五、断桩的处理方法
就以往施工经验简述几种断桩事故的处理方法。
（1）重新下塞灌注：
此法适宜于短时间内，原灌注的混凝土尚未凝固时使用。当灌注混凝土时，突然灌不下去而又无法起管时，应用较重空心钢管冲击导管内的混凝土，或用大锤震动导管法兰部位；有时效果很好，若无效时，应迅速提起灌注导管至所灌混凝土面以上0.3m 左右，用高压水冲通导管后，重新下入隔水塞，保证首灌量继续灌注，当隔水塞冲出导管后，将灌注导管继续下降使之不能再插入混凝土，然后，再提升少许并继续灌注，这样可使新灌注的混凝土与原灌注的结合良好。
（2）在断桩中重新施工新桩：
此法是在已施工的桩中重新施工一根小一级的桩；即在原桩内重新成孔至断桩部位，下入较小的钢筋后再灌注混凝土。
（3）半成品桩处理：
开始浇筑混凝土时，当钢筋笼又是悬笼，砼又没埋住钢筋笼或埋入少许时发现断桩应立即停止浇灌，需提出钢筋笼，重新清孔到原位后再下入钢筋笼，效果甚佳。若断桩部位距孔口较浅，采取护壁措施保证孔壁下坍孔，可将孔内水抽干，借助钢筋笼保护，进行人工凿毛混凝土面并清洗钢筋笼后再进行灌注。
（4）挪位重新施工：
若场地条件比较好，此法则比较可靠。但工作量投入较大，增大费用。若是单桩柱基础需对称补两根桩。
（5）旋喷注浆法：
此法经济、简单、效果也甚佳，能找到真正断桩部位，所需设备也比较简单，利用现有岩心钻机，泥浆泵、液压搅拌机、储浆罐等设备即可施工。其原理是在断桩的桩体中心钻一小孔，孔径根据桩径和抽心要求而定。小孔钻至断桩部位以下后，将带有特殊喷嘴的旋喷钻具下到断桩部位，先用清水高压冲孔，清除断桩部位的充填物，然后用高强度的水泥浆液喷灌，边喷边旋转，并在断桩部位上下活动几次，即可边喷浆边提钻，直至地表，从而使得断桩部位重新固结，保证桩身的完整性和基桩的质量。
总结语
断桩是桥梁桩基施工中的质量事故，不仅严重影响大桥的安全而且还给国家造成重大的经济损失。但是钻孔灌注桩的施工由于受诸多因素的影响，产生断桩有时不可避免，遇到断桩质量缺陷，应选择经济合理，安全有效的处理方法，确保工程质量。
参考文献：
［1］ 孙宝山，王进河． 浅谈混凝土灌注桩断桩补救方法及预防措施． 西部探矿工程，2005（4）：50 － 51．
［2］ 杨栋． 钻孔灌注桩断桩原因及处理措施． 安徽水利水电职业技术学院学报，2008，8（2）：31 － 33．
［3］ JGJ 94 － 94，建筑桩基技术规范［S］．
［4］ JGJ 79 － 2002，建筑地基处理技术规范［S］．
［5］ 《建筑施工手册》编委会． 建筑施工手册． 北京：中国建筑工业出版社，2012．
论文作者:林裕先
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/13
标签：导管论文; 溶洞论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 销子论文; 冲孔论文; 进尺论文; 《基层建设》2017年第23期论文;