高速铁路钻孔灌注桩断桩原因分析与处置

张世能

（中铁六局集团广州工程有限公司 广东广州 510000）

引言

随着我国高速铁路建设的快速发展，钻孔桩作为基础形式被广泛应用于桥梁等工程领域，具有适应性强，成本适中，施工简单等特点。因此，重视钻孔灌注桩的质量控制已成为高速铁路建设的重点问题。

1 常见的断桩形式及形成的原因

1.1 气堵

空气堵塞是指在混凝土浇筑过程中混凝土的冲裁速度与管道的空气排放速度不一致，使得管道中的空气不能及时排出。管道内的堵塞会影响混凝土的下落，并产生一列压缩空气，这反过来会导致破碎的桩出现问题。

1.2 堵管

堵塞管道是造成桩体破裂问题的主要原因之一。搅拌不充分，石颗粒尺寸不符合标准要求，混凝土配合比误差是导致混凝土堵塞的重要因素。长期堵塞会缩短混凝土的初凝时间，导致混凝土堵塞管道并破坏桩。因此，在实际施工中，应严格控制混凝土与混凝土的混合比。同时协调填充时间和混合时间，可以减少堵塞的可能性并减少破碎桩的发生。

1.3 脱管

脱管由填充过程中的高度误差引起，并且由于混凝土表面高度的失效，管道的深度不足。造成“拉，脱，升，漏”，发生了桩破事故，钻孔桩后期发生了脱管。这是因为灌注超压相对较小，混凝土浆料沉积物较多，测量时很难区分混凝土表面和泥浆沉积物，导致计算错误，影响混凝土填充精度并形成破碎的桩。在这方面，测量精度在施工中受到高度重视，注意区分已倾倒的混凝土表面和泥浆沉积物，减少由于测量和计算误差而导致的断桩。

1.4 埋管过深

如果埋地管道太深，则意味着在混凝土灌注过程中管道埋得太深，，导致夹层中的桩破裂的问题，并且深埋管将导致浇筑的混凝土的流动性降低并且增加混凝土与管道壁之间的摩擦。由于难以提升管道或导致螺栓断裂而导致管桩破裂的问题。

1.5 清理残留

清洁残留物是指在填充过程中孔的不完全清洁。导致混凝土搅拌过程和孔底部沉积物的混合会影响混凝土的凝固，导致钻孔桩的有效长度不符合设计长度。出现断桩问题。

1.6 孔内坍塌

孔内坍塌的原因是多方面的，如工程地质环境差，不注意孔隙的稳定性，钻井过程中泥浆的质量和泥浆壁稳定性，都是孔隙坍塌的重要原因。孔内坍塌是桩破碎的重要原因，影响很大。施工时间和经济成本大大降低，施工效率降低，工程质量受到严重影响。

1.7 机械事故

机械故障也是钻孔灌注桩受损的重要原因。在这方面，要注意机械设备的维护和管理是非常重要的。降低工程破碎桩的事故率，积极推进建设，提高经济效益。

2 断桩处理方法

2.1 原位冲孔的处理方法

根据嵌入钢笼内的混凝土深度确定是否拉起钢保持架。当嵌入钢笼内的混凝土深度小于3m时，可以组织起重设备抬升钢笼。钢吊笼抬起后，钻头应立即向下钻，泥浆应重新调整，钻孔应钻孔。如果埋在混凝土中的混凝土保持架的深度大于3m，则拉出钢保持架的可能性很小。由于钢混凝土在水下受到很大的压力，因此钢架受到的摩擦力也较大。该方法主要用于后盖不成功或埋在混凝土中的混凝土保持架深度较小时。禁止在不清除孔的情况下重新进入导管进行二次密封。

2.2 接桩法

接桩法主要适用于灌注过程中管道严重堵塞，管卡或其他原因造成的断桩，灌注被迫中断但灌注不能继续。采用接桩法，应根据半截面桩混凝土表面地下水位的情况和桩径的大小采用不同的方法。①当混凝土表面高于地下水位时，可采用挖孔方法直接挖掘混凝土表面，清理后直接倒入凿子，并将桩连接到设计桩的顶面。由于桩是人工方法，因此在挖掘过程中遇到不稳定层时应进行人工保留。②当混凝土表面位于地下水位以下时，如果截面位置距离孔口不太深，挖掘和井点降水的组合可用于将截面连接到桩顶的设计高度。③当混凝土表面低于地下水位，且截面位置比孔口深，并且桩径较大时，可对桩芯进行处理。

2.3 “捞浆筒”破碎桩处理方法

当混凝土深度较深时，会发生打桩事故。“捞浆筒”法可以处理断桩事故。原理是在重新安装管道后，将管道直接插入混凝土中，然后排出管道中的泥浆，可以连续浇注混凝土。如何清空管道中的泥浆成为问题的关键。经过反复比较，采用“捞渣筒”原理设计了“捞浆筒”技术方案。具体方法是采用无缝钢管等材料制成“捞浆筒”，无缝钢管的直径比管内径小几厘米。上下口被倒角以确保浆料罐可在管道中自由滑动，这实现了排出管道中的泥浆的目的。

2.4 补桩法

当难以处理断桩事故时，通过经济分析，有时可用补充桩，使用补桩法的前提是得到设计和业主的批准。通过执行检查以确定质量和安全性不受影响，在原始桩的附近重新填充桩基。

3 预防断桩的措施

3.1 合理选取泥浆指标

钻孔桩通常使用泥浆护壁，泥浆的性能将直接影响钻孔的质量。开孔前，首先要根据地质情况选取相应的泥浆指标来配置泥浆，泥浆一般用膨润土或较好的黏土配置，配置好的泥浆各性能指标如下：

泥浆比重：当使用管状钻头钻出正循环旋转钻孔机和冲击钻孔机时，入口泥浆的比重为1.1～1.3；当冲击钻钻有实心钻头时，钻孔底部的泥浆混凝土不应大于1.3。大石块和鹅卵石层不应大于1.4，岩石不应大于1.2；反循环旋转钻孔机的比重可以是1.05～1.15。

黏度：一般地层 16～22s，松散易塌地层 19～28s。

含砂率：新制泥浆不大于4%。

胶体率：不小于95%。

pH值：应大于6.5。

3.2 导管试拼、试压

导管宜选用螺纹丝扣连接形式，连接牢固且操作方便，尽量不要选用法兰盘连接形式的导管。在施工前，应进行管道的试验和试验，以检查管道连接是否牢固和气密。在试验中，所有管道应按从下到上的顺序编号和标记，管道组装后的轴线偏差不应超过孔深度的0.5%，且不应大于10cm；压力试验压力是孔底部静水压力的1.5倍。

3.3 控制孔的倾斜度

如果钻孔的倾斜度太大，则钢筋笼的倾斜度也会很大，灌注混凝土时，在孔口观察导管位于孔中心，但在孔底，导管可能已偏离钻孔中心，上下提升导管时，导管的接头处就可能挂到钢筋笼上，在混凝土的挤压作用下甚至会和钢筋笼卡死，造成卡管，所以要控制钻孔倾斜度和钢筋笼倾斜度均不大于1%。

3.4 孔底沉渣

在钻出钻孔桩后，应对孔进行清理。对于孔低沉积物，其厚度满足设计要求，未指定设计时，端承装桩不超过10cm，摩擦桩不超过30cm。如果沉渣太厚，会导致沉渣混入混凝土中，造成成桩后底部混凝土强度不够形成废桩。

3.5 控制混凝土质量

水下混凝土需要良好的可加工性和流动性。粗骨料的最大粒径不应大于管内径的1/4或钢净间隙的1/4。

灌注混凝土施工必须由经验丰富、熟练的工人操作，拆换导管要快速；配备足够的混凝土运输油轮，确保连续及时地供应混凝土，并尽量减少灌注时间。

3.6 制定应急预案

混凝土灌注施工前对各种可能发生的意外情况要有详尽、切实可行的应急预案，一旦意外情况发生，可以实施相应的应对措施，在最短时间内恢复施工。

4 结语

在打桩钻孔期间，一旦发生断桩事故，必须及时采取措施，对断桩进行处理，同时采取补偿方法。另外，在施工准备阶段，应当做好断桩的预防措施，保证施工的顺利进行。