某大直径钻孔灌注桩断桩处理实例

姚志栋，甘杰晶，章舒展

(1.同济大学土木工程学院，200092 上海;2.杭州市市政公用建设开发公司，浙江 杭州 310009)

钻孔灌注桩作为建筑工程一种基础形式，以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用.随着我国高速交通网络的建设步伐的加快，大直径钻孔灌注桩的应用也更为广泛，工艺日趋完善［1］.施工中，往往因工期紧，任务重等因素，出现II类以上断桩的严重质量事故会时有发生，断桩的处理不仅给施工单位带来经济上的损失，也往往会造成工期的延误，并对整个工程质量产生影响，因此必须采取有效的断桩处理措施，减少事故造成的损失.本文在分析某高铁工程桥梁断桩特点的基础上，对比了目前常用的几种断桩处理措施，根据经济合理、技术可行的原则提出了一种新型接桩方法.

1 断桩事后处理的一般方法

1.1 补桩法

保留原断桩，根据设计要求补桩，以补偿承载力不足.采用此法完全可以保证桩的质量，但成本大、周期长，因此应根据实际情况和要求，与其他处理方法作经济对比，慎重选择.

1.2 原位复桩法(接桩法)

在桥梁桩或群桩中，桩的位置不能移动，只能采用冲击钻机或人工破除等办法，清除已注的钢筋混凝土，重新安放钢筋笼，灌注桩身混凝土.此法破除混凝土费用很高、安全性差、地下水位高时降水困难，处理周期较长［2］.

1.3 注浆法

注浆法是处理断桩事故后期处理最常见的方法.与其他方法相比，该方法经济、快捷，但很难保证断桩部位处理后的强度未必都能达到质量要求(取决于骨料含量，空隙度及注浆均匀效果等因素)［3］.采用注浆法时，通常依据动测资料确定断桩具体位置时，可先用小型钻机沿桩身钻一探孔，查明断桩的具体位置、包裹物物理特性、分布情况等，再根据具体情况，确定采用桩内或桩外注浆处理方案.

图1 84－3号桩原始地层柱状图

2 工程概述

某高速铁路桥梁钻孔桩基础施工中，84－3号桩在浇注水下混凝土时，因工人操作失误，导致拔管过长，造成断桩.84－3钻孔桩，桩顶设计标高为2.5 m，桩底设计标高 －67.9 m，桩径 Φ1.0 m，混凝土设计强度为C35，摩擦桩.桥梁所在地区属平原沉积区，第四系覆盖层较厚，区内沉积物主要为冲积相为主的淤积物，岩性主要为全新统及上更新统的淤泥质土、粘土、圆砾，见图1.淤泥质土，灰色，流塑;粘土，可塑—硬塑;圆砾，中密—密实.成孔后经超声波检测，结果发现84－3号桩在设计桩顶以下6.0～6.3 m之间出现局部离析现象，未被评定等级.后经研究决定对其进行抽芯检测，抽芯混凝土样结果显示6.0～6.3 m出现泥石夹层，粘结力差，有离析现象.

3 断桩处理

3.1 方案选择

由于该断桩位置相对于整个桩长来说并不深，如果进行补桩需要重新设计钻孔及承台，重新开孔工期长且造价太高，因此首先不考虑采用该方案.

注浆法虽然比较快捷、经济，但对于本工程，作为质量要求极高的高速铁路基础工程，加之该断桩位置在淤泥质土层，土体处流塑状态，注浆不易达到预期效果.该方法存在处理质量难以保证的问题.

该桩断桩位置距离桩顶设计标高约6.0 m，可以采用接桩法进行处理.对如下两个方案的经济技术可行性进行对比分析.

方案1 采用常用的人工或冲击钻进等方法.前者，需清除断桩上部已灌注混凝土及钢筋，采用“逆作法”，配以混凝土护壁及强降水，重新安放钢筋笼，灌注桩身混凝土;后者，重新冲击成孔灌注，该方法虽然可行，但是，安全性差、工期较长，处理费用特别高.

方案2 采用钢护筒护壁，在原基桩四围夯击打入一直径约1.8 m，壁厚 δ15 mm，深7.5 m 的竖井，见图2;采用高压水冲泥浆置换法置换出护筒内淤泥质土;然后用泥浆泵抽取护筒内泥浆;工人下到护筒底清理离断桩处离析混凝土;断桩处安放模板浇注混凝土.

图2 84－3号桩处理平面图

拆模回填深井.最后采用大型气动冲拔设备拆拔护筒.该方法不用破坏上部6 m已经灌注的钢筋混凝土桩，经计算在处理费用上要优于方案1，时间上也比前一方案要省.

3.2 处理工艺

处理工艺流程图见图3.

图3 断桩处理工艺图

首先利用上部为软弱的淤泥质土层特点，采用夯击沉箱法按图2所示位置将直径为1.8 m的钢护筒压入距离桩顶设计标高深度7.5 m处.为保证清除断桩过程中上部桩的稳定性，在84－2～84－4号桩间架设扁担梁，固定84－3桩上半部混凝土体.

采用高压泥浆泵设备进行冲孔，泥浆置换出淤泥质土.为将施工人员送达作业面，在确保地下水位压力平衡安全的前提下，将井内泥浆抽空(防止涌底突水需进行验算，本工程土质情况很好，是个特例，其他工程需具体问题认真对待.工人下到井内，人工破除、清理断桩处缺陷混凝土，梳理钢筋笼.

立模板，浇注高一标号的混凝土，并振捣密实，混凝土养护到位后拆模成型.缺陷部位处理好后，拆除84－2～84－4上的扁担梁.使用大型气动冲拔设备拆拔出钢护筒.进行井内夯实回填.

4 效果检验

84－3号桩经接桩处理后，桩身质量良好，见表1.

表1 基桩检测前后级别对比表

5 结论

(1)钻孔桩施工受地质条件及操作人员熟练程度等因素影响，一旦形成断桩，处理得当与否非常重要.对于大直径钻孔灌注桩断桩的事后处理应首先分析断桩位置，再针对具体工程情况，分别对待，科学合理制定方案，采取有效措施进行处理.

(2)人工接桩法是一种人为补救措施，本文所针对缺陷部位距桩顶距离较近的特点，很好地利用了较好的地层土质分布特点，采用套筒护壁开挖处理断桩的方法，相比于人工“逆作法”，配以混凝土护壁及强降水的方法要方便、有效得多.所以，本方案不但技术可行，而且经济费用上也很节省，最重要的是确保了桩身质量，也节省了时间.

［1］吴红梅，姚志栋.端承钻孔灌注桩成孔工艺研究［J］.浙江水利水电专科学校学报，2003(4):40－42.

［2］赵宏军.水下灌注桩断桩的一种接桩措施［J］.岩土工程界，2006(3):79－80.

［3］刘端峰，张 军.注浆法处理断桩技术［J］.施工技术，2006，35(12):47－48.