钻孔灌注桩施工过程中钢筋笼上浮问题论文_王亚军

摘要：钢筋笼上浮是水下混凝土灌注过程中经常出现的事故之一，其发生会影响承载力。本文分析了施工过程中钢筋笼上浮的原因，并针对原因提出了相应的预防措施。

关键词：钻孔灌注桩 钢筋笼上浮 原因 预防措施

随着我国铁路事业的飞速发展，桥梁工程施工工艺已日趋成熟，钻孔灌注桩因为其自身的许多优点成为桩基施工中运用最广泛的施工形式之一。但是，非通常配筋钢筋混凝土灌注桩在施工过程中发生钢筋笼上浮的现象时有发生，本文对施工过程中出现的钢筋笼上浮问题进行调查，分析，从中发现一些有规律的知识，使工程质量尽可能在施工前得到控制，达到进一步完善灌注水下混凝土施工工艺、提高桩基质量。

一、钢筋笼上浮原因

1.孔内泥浆比重过大，则孔中泥浆对钢筋笼的浮力增大；

2.提升导管的过程中，导管没有居中，法兰盘钩挂钢筋笼造成浮笼；

3.混凝土灌注过程中，表面接近钢筋笼底部、导管口在钢筋笼底以下2m或以上2m时，混凝土灌注速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所致；

4.混凝土和易性和流动性差，对钢筋笼产生的顶托力就大，混凝土和易性和流动性好，对钢筋笼产生的顶托力就小。掺加减水剂、缓凝型外加剂等，可改善混凝土的和易性和流动性，减少混凝土拌合物的粘土，减小混凝土对钢筋产生的顶托力。水下混凝土灌注应一次连续进行，持续时间不宜过长，中间灌注间歇时间也不宜超过规定（一般为40min左右）。随着时间的延长，混凝土的流动性变差，粘度增加，混凝土面易出现假凝，将增加对钢筋笼的顶托力。

二、钢筋笼上浮的预防措施

针对以上述分析的原因，在钻孔灌注桩施工过程中，因采取以下措施，预防上述问题的发生：

1.灌注混凝土之前，必须先测量泥浆性能指标应符合下列规定：

① 比重：正循环旋挖钻、冲击钻使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重可为1.1～1.3；冲击钻使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4；岩石1.2；

② 黏度：入孔泥浆黏度一般地层为16～22 s；松散易坍地层为19～22s；

③ 含砂率：新制泥浆不大于4%；

④ 胶体率：不小于95%；

⑤ pH值：应大于6.5。

2.一旦发现法兰盘钩挂钢筋笼，一般情况下抖动导管就可以使导管脱离钢筋笼，顺利拔出导管，钢筋笼也可以恢复原位。

3.混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系，砂率小、粗骨料级配不好，搅拌出的混凝土极易离析，影响水下浇注混凝土质量。因此，混凝土配合比中水灰比控制在0.5～0.6，砂率应在40%～50%，粗骨料最大粒径应小于40mm，混凝土坍落度控制在18～20cm，要有良好的流动性、和易性，用料上优先采用胶凝材料用量不宜小于350kg/m3，水泥或胶凝材料的初凝时间不宜小于2小时；砂宜用中砂，含泥量不得大于3%；石子最大粒径不宜大于40mm，所含泥量不得成块状包裹石子表面，且不得大于1%，吸水率不得大于1.5%；掺粉煤灰的品质在Ⅱ级以上，掺量必须经实验确定；外加剂应根据具体情况采用减水剂、加气剂、防水剂及膨胀剂等；水应使用不含有毒物质的洁净水。在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关，所以一定要把好混凝土的质量关。

4.当导管底口低于钢筋笼底部3m至高于钢筋笼底1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应缓慢放料，尽量减小埋深，减小对导管的冲力。钢筋笼上浮时，临界状态力的平衡方程为：

G：钢筋笼所受的重力（kN）；

C：混凝土与钢筋笼的综合粘滞阻力系数；

γ混=2.4t/m3； g：9.8m/s2 Π=3.14

D：桩基直径； r：箍筋半径；

h：公共埋深（即导管与钢筋笼在混凝土中的共同埋深）；

⊿：箍筋间距；

对于同一个承台的桩基来说，C，γ混 D，r，⊿都是固定的，不确定的只有混凝土上返的速度v和公共埋深h。施工时，可以绘制公共埋深和灌注速度关系图来控制钢筋笼的上浮。

三、工程实例

1．基本数据

新建山西中南部铁路通道洪洞北至汤阴东段前柳江中桥，1#墩桩基，直径为1m，桩基深度为27m，设计钢筋笼长度为16.12m，主筋直径为HPB335Φ20mm，15根长16.12m箍筋为HPB235Φ12mm，间距为0.2m，长为303.60m，加强箍筋为HPB335Φ20mm，每2m一道，共9道。

2．上返速度确定

该工程实验时，实际控制灌注速度为50m3/h，（只计灌注时间，除拆卸导管的时间），钢筋笼松动是公共埋深为h=4m，则导管内混凝土下降的速度为v1

50/60=0.152v1Π

0.152v1Π=（1-0.152）vΠ

V=0.272m/min

3.综合粘滞阻力系数C的确定

经计算该桩基钢筋笼重G=0.965t，v1=0.272m/min，γ混=2.4t/m3，D=1m，Π=3.14，r=0.006m，h=4m，⊿=0.2，g=9.8m/s2，代入临界状态力的平衡方程，

计算得C≈438960

将C≈438960代入临界状态力的平衡方程得：0.000081=v2h，

根据此关系式绘制公共埋深和灌注速度关系参考图如下：

参考文献：

[1]：《客货共线铁路桥涵工程工程施工技术指南》.北京：中国铁道出版社.2010

[2]：《铁路桥涵工程施工质量验收标准》.北京：中国铁道出版社.2010

[3]：《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》.北京：中国铁道出版社.2009

[4]：王伟锋1，庞清江1，满亚丽2，钻孔灌注桩施工中钢筋笼上浮问题研究.1.山东农业大学水利土木工程学院.山东泰安；2.曲阜师范大学杏坛学院.山东曲阜

论文作者:王亚军

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/15

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