桥梁工程灌注桩基断桩处理的主要方法及其要点Main TreatmentMethodsand Key Pointsof Broken Pileof Bored Pile in Bridge Engineering

高彬彬，盘松林，张鲁（重庆建工新型建材有限公司，重庆40；中交二航局二公司质量检测所，重庆40004）

桥梁工程灌注桩基断桩处理的主要方法及其要点
Main TreatmentMethodsand Key Pointsof Broken Pileof Bored Pile in Bridge Engineering

高彬彬1，盘松林2，张鲁1
（1重庆建工新型建材有限公司，重庆401122；2中交二航局二公司质量检测所，重庆400014）

该文结合公路桥梁工程混凝土灌注桩基施工及断桩处理实例，按照灌注过程中断桩处理、灌注成型后的断桩处理以及设计变更补救措施等三方面对断桩处理的主要方法及其要点进行总结介绍，以期对其他同类桩基质量事故的处理提供有益的参考。

桥梁工程；灌注桩基；断桩处理；接桩处理；设计补桩

0　前言

桥梁工程钻孔灌注桩施工中，由于容易受到地质条件、钻孔工艺、混凝土配制灌注等方面的因素影响，极易产生质量事故，甚至形成断桩［1］。若对断桩事理不当，不仅存在严重的质量隐患，而且高昂的处理费用与较长的处理周期都是工程建设项目所不能接受的。四川省某大型交通路桥工程项目包含特大型跨江斜拉桥一座、跨越山涧沟壑的大桥中桥各一座，下部基础结构大量采用冲击成孔与旋挖成孔水下桩基，数量累计达到1100余孔，施工期间由于受到多种因素影响导致出现数起断桩，经处理并经地方省级公路工程技术质量检测中心检测，均评定为Ⅰ类桩。本文结合该项目断桩处理经验，参考了国内其他同类公路桥梁工程中断桩事故的处理经验对断桩的主要处理方法及其要点进行总结介绍，以期对同类桩基质量事故的处理提供有益的参考。

图1　二次拔球复灌法处理断桩示意图

1　混凝土灌注过程中的断桩处理

1.1清孔复灌

所谓清孔复灌是指桩基刚开始灌注混凝土下料量不大、成桩长度较小时出现异常（例如导管受损破坏、混凝土工作性能异常）导致无法正常继续灌注时迅速停止下料并拔出钢筋笼后对桩基内部进行清理后重新开盘灌注混凝土的处理方法。需要注意的是清孔时若采用旋挖机清孔需控制钻头提升速率避免造成坍孔［2］，若采用冲击钻机时应注意控制落锤高度避免因冲击过大对孔结构造成其他影响［3］，但当混凝土灌注量较大钢筋笼无法拔出时则可采用人工水下切割方式将上部钢筋笼切割后拔出，再使用钻机进行二次成孔后灌注混凝土。还需注意的是清孔后重新灌注混凝土时务必对孔底沉渣厚度与泥浆指标进行检测，满足要求后方可进行二次灌注。

另外当混凝土灌注量较大钢筋笼无法提出，但桩基处地下水位较低、桩基内部无渗水、轻微涌水时还可将导管直接取出，将桩基内泥浆与混凝土表面层全部清除，然后将导管插入混凝土中后回灌泥浆或清水（若存在水头压力要求护壁较差桩孔不稳时应当注意合理选择清水还是专门配制的泥浆）继续开盘灌注混凝土，需要注意的是新开盘首批次混凝土可适当提高胶凝材料用量与砂率，待恢复正常浇筑后再调成正常配合比即可。

1.2二次拔球复灌

当导管内混凝土工作性能异常无法下料或者在灌注过程中因操作不当将导管拔出混凝土面（即亮封）而桩基内混凝土工作性能正常导管还能插入时可采用二次拔球复灌法，所谓二次拔球复灌法主要是指导管亮封后采取措施将导管重新插入混凝土中重新拔球下料继续灌注混凝土至桩顶设计标高的断桩处理方法，其示意图见图1，具体操作如下。

（1）通过测锤准确测定混凝土灌注标高，将导管插至离混凝土表面约30～40cm的高度，采用隔水盘（一般施工时采用稍大于导管直径的铁质圆盘一端与卷扬机或者吊机相连）封住料斗下料口。

（2）将料斗盛满混凝土，混凝土量要满足导管埋深大于h1的要求（V的计算及其要求见式①），待一切准备就绪后快速拔球下料，若料斗较小盛装的混凝土不能满足要求时则可安排混凝土运输车一旁等候，待拔球后立即快速向料斗中补料以满足首斗混凝土体量要求。

（3）待首批次混凝土浇筑完成后将导管迅速插入纯混凝土层，在条件满足的情况下可尽量增大插入深度，继续正常灌注混凝土，需要注意的是由于二次拔球下料导致存在泥浆混凝土混合层厚度加厚，导管最小埋置深度要适当增加，浇筑完成的桩基标高也要高于设计标高，增加的深度和超灌高度均不得少于h3。

由于该方法简单实用，应用较为广泛，该项目就曾按照此类方法处理过两根桩基，最终经省级交通工程质量检测单位检测均评定为Ⅰ类桩，其他工程施工中也大量采用该方法处理断桩效果良好［4］。

图2　安放钢套箱围堰隔绝江水进行接桩处理

2　灌注成型后的断桩处理

2.1接桩处理

当桩基混凝土灌注量较大成桩长度较长、距离设计标高差距不大时出现意外导致混凝土无法灌注形成断桩时，则可以采用此方法处理，根据桩基所处环境不同具体措施为。

（1）当桩基处在江水水面以下时，可下放钢套箱作为围堰，采用长臂挖机将钢套箱内河床松软砂砾层清除后灌注水下封底混凝土，将桩基与江水隔绝后采用水泵将套箱内水排净，将断桩部位桩头松散部分清理，安装模板后采用相同配合比进行浇筑至原设计标高，待早期强度满足要求后拆除模板与套箱即可，具体见图2。当桩基不在江水中但所处地层地下水位较高，涌水与积水也较明显时也可以采用该方法，另外当封底混凝土灌注较为困难时也可采用大功率水泵进行降水。

（2）当桩基处在滩涂或者干燥地层，无明显涌水、渗水或积水时则处理更为简单，直接开挖至断桩处，将桩头凿毛清理干净后直接关模采用相同配合比浇筑至设计标高即可，需要注意的是当桩基所处地层不稳时可用大型钢筒进行围挡或者支架作为支撑，对稳定性较差的土层进行加固支撑，可以增加放坡度开挖从而节约开挖量，降低处理成本。

2.2缺陷段混凝土置换处理

当桩基混凝土灌注完成后经检测发现桩身某段混凝土灌注出现缺陷（例如由于泥浆混入混凝土内部或者混凝土出现离析导致该段混凝土胶结不够等）甚至已形成断桩，一般可将缺陷段混凝土进行置换后仍能确保桩基满足原定设计要求与使用的功能需求，常用的处理方法有三种。

（1）竖井置换法（见图3 b）

图3　常见的缺陷段混凝土置换处理方法示意图

架设“扁担梁”（扁担支撑可采用在待处理桩基两边打下钢护筒，要求钢护筒与桩基中心点处在同一条直线上，架设扁担梁对缺陷段以上混凝土结构提供足够支撑，扁担梁数量规格与钢护筒规格与入地深度均应经过验算后确定）。为桩基缺陷段以上钢筋混凝土结构自重提供足够的支撑，然后在尽量靠近桩基的位置开挖竖井至缺陷断面处，人工通过竖井抵达缺陷断面处将缺陷段清除后安装模板重新灌注混凝土，待混凝土强度满足缺陷段上部结构中自重承载要求后拆除模板回填竖井，拆除扁担梁即可。

该方法使用过程中要特别注意扁担梁结构验算是否满足承载要求，竖井内是否有涌水，如何降水以及施工竖井的开挖与使用过程的安全风险防控，且新浇筑的混凝土应特别注意振捣密实，若振捣困难时可适当对混凝土配合比进行优化提高自密实性能，另外若缺陷段长度较长时应对置换段浇筑补偿收缩混凝土。

（2）钢护筒置换法（见图3a）

当桩基缺陷段深度较小地层为软土层容易开挖时采用置换法处理还可以不开挖竖井，直接夯击打入钢护筒。利用钢护筒作为桩基周围的土层围挡并为扁担梁提供支撑，人工进入钢护筒内开挖至混凝土缺陷处，清除缺陷段后安放模板重新浇筑混凝土，待混凝土强度满足承载要求后拆除模板、钢护筒、扁担梁进行回填即可。但当桩基所在位置的地质条件不是较为软弱的土层，则钢护筒打入就较为困难，那么则可以采用另外两种方法。

某高速铁路的桥梁工程钻孔桩基84-3#桩基，设计桩长70.4m，桩径Φ1.0m，混凝土设计为C35水下混凝土，在浇筑过程中由于操作失误导致导管亮封，灌注完成后经检测发现在桩顶以下6.0～6.3m段出现约30cm的泥石夹层，评定为Ⅳ类，经该方法处理后经检测评定为Ⅰ类桩［5］。

（3）桩基内部置换法（见图3 c）

当桩基直径较大，或者开挖竖井、夯击打入钢护筒较为困难时，可设置扁担梁，并在桩基中心点采用风镐人工掘进至缺陷部位，人工清除缺陷混凝土，为增加新老混凝土的搭接质量，可适当增加构造钢筋，若混凝土振捣困难时可采用导管顶升法辅助灌注，同时还可以适当提高胶凝材料用量与砂率。需要注意的是人工掘进过程中只能采用风镐等对桩基扰动较小的方式，不得采用爆破、膨胀破坏等对原始桩基影响较大的方式进行处理。

在贵州省境内“遵义-赤水高速公路”某大桥12-1#桩基，桩长39.5m，桩径Φ2.5m，混凝土设计等级为C30水下混凝土，在浇筑混凝土7d后进行声测，发现距离桩顶18.5m～21m段混凝土存在离析现象，桩身结构存在缺陷，评定为Ⅲ类桩，施工单位采用该方法进行处理后重新检测评定为Ⅰ类桩，处理十分成功［6］。

使用此类方法处理缺陷桩基时应特别注意对于扁担梁-钢护筒（在打入钢护筒不便时可采用其他方式的支撑）承载体系的受力沉降验算、施工竖井或者人工掘进通道的安全风险防控以及为增加新老混凝土胶结质量所采取的构造措施等。

3　缺陷桩基设计变更补救处理

当桩基出现缺陷处理成本较高时，可以采用在原桩基附近增加若干数量的小型桩基并浇筑小型承台或者底系梁进行连接以弥补原桩基的承载力不足，也可增加桩基直径缩短桩基长度的做法来弥补桩基承载力不足，但此类方法牵涉到原有设计变更且处理成本偏高，处理周期过长，应当特别注意合理选择具体的设计变更补救方案。见图4。

图4　缺陷桩基两种常见处理办法

4　结论

钻孔桩基施工特别是混凝土灌注时极易受到各种因素的影响，断桩事故时有发生，对此应根据质量事故特点综合考虑选择技术科学可行、处理成本经济合理的处理方法，对事故桩基进行处理后还是能够满足原有的设计与使用要求。

［1］范忠明.浅析钻孔灌注桩断桩处理的方法及防治措施［J］.科技创新导报，2012（26）：55-56.

［2］JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］王辉，王学长，侯强.灌注桩基础断桩事故的处理方案［J］.西部探矿工程，2003（11）.

［4］苏锦炽.钻孔灌注桩断桩处理方法的讨论［J］.山西建筑，2010，36（23）：112-113.

［5］姚志栋，甘杰晶，章舒展.某大直径钻孔灌注桩断桩处理实例［J］.浙江水利水电专科学校学报，2011，23（4）：15-17.

［6］马贵.大直径钻孔灌注桩断桩处理方案［J］.山西建筑，2008，35（33）：129-130.

责任编辑：孙苏，李红

Based on thepractical casesof concretebored pile foundation construction and broken pile treatment in highway and bridge engineering，the mainmethods and key points for broken pile are summarized and introduced from the three aspects of broken pile treatment in casting process，broken pile treatmentafter casting and remedialmeasuresw ith changed design，offering some reference forsimilarprojects.

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U 445.5

A

1671-9107（2015）05-0038-03

2015-04-13

高彬彬（1988-），男，贵州正安人，本科，助理工程师，从事商品混凝土生产技术管理。