公路桥梁钻孔灌注桩断桩的原因及防范对策分析

王勇

（黔南公路建设养护有限公司，贵州 黔南 558000）

0 引言

公路桥梁是城市发展的基础设施，而桩基是桥梁工程的施工关键点，也是施工难点，如果未能正确掌握施工技术，可能出现断桩情况，导致工程工期延长、成本增加。当前，在公路桥梁钻孔灌注桩施工中，断桩的主要形式包括如下四种，分别为混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土所充填、桩身中段出现混凝土不凝体、桩身中岩渣沉积成层并将混凝土桩上下分开、桩身出现空洞体。因此，在桥梁桩基施工过程中，施工单位需要结合以上因素采取防范对策。

1 常见的断桩形式

在公路桥梁施工过程中，质量控制是首要任务。合理采取质量控制措施能够有效减少钻孔灌注桩断桩问题。

施工期间任何环节存在问题都会对正常的施工进度和质量造成影响，且会影响项目建设效益。因此，施工单位需要严格遵守施工规范，加强施工现场管理，消除隐患。然而，目前公路桥梁钻孔灌注桩施工过程中依然存在断桩问题，主要因素如下：

其一，灌注桩凝固问题。通常由于导管下孔距离过大或者混凝土凝固稀释导致水灰比偏高，混凝土浇筑后因凝固不到位而断桩。

其二，桩身中段问题。桩身中段凝固部分薄弱，在地下水活动达到一定程度或者管桩密封性不佳的情况下，会导致局部水灰比升高，进而出现断桩情况。

其三，桩体部位岩渣沉积过多，导致灌注桩混凝土分离，在浇筑环节如果管桩提升过多会导致混凝土外露，进而引发断桩问题。

其四，桩身出现空洞体。施工过程中如果直接从洞口倾倒混凝土，会出现离析情况并造成其凝固，之后部分部位会出现空洞，导致断桩[1]。

2 断桩问题发生的主要原因

断桩的主要表现是钻孔灌注桩进行混凝土灌注期间，泥浆或者砂砾进入水泥混凝土，导致混凝土被隔开形成两段，混凝土出现变质以及截面受损，难以达到受力要求。整体来看，断桩的主要原因如下：

第一，混凝土的初凝与终凝时间偏短，导致混凝土上方结块，桩身混凝土夹渣。如果埋管深度过大，灌注时间过长，会降低混凝土的流动性，增加与管壁的摩擦力，进而出现断桩情况。第二，管内悬浮砂砾过多。在灌注过程中，砂砾回沉并在混凝土表面形成沉积砂层，影响混凝土正常上升。随着混凝土冲破沉积砂层，部分砂砾和浮渣会进入混凝土内部，导致桩身夹渣断桩。第三，井壁坍塌。如果工程地质情况偏差或者水位上涨，导致灌注期间井壁坍塌，也会引发断桩现象。第四，混凝土强度不佳。如果混凝土用量不足或者配比不当，也会导致断桩。第五，混凝土的坍落度偏小、石料粒径过大以及导管直径偏小，会导致灌注期间导管堵塞，在混凝土初凝前导管未能疏通，导管提起后也会出现断桩情况。第六，运输或者等待时间过长，造成混凝土离析，施工人员未能二次搅拌，导致灌注过程中骨料留在导管内部，清理导管时容易出现断桩情况。第七，由于水泥结块，后续搅拌时未能将其打开，导致卡在导管内部，如果未能在混凝土初凝前疏通，则会出现断桩情况。第八，混凝土灌注期间出现塌孔，未能有效清理或者吸泥机未能彻底清理，会导致灌注过程中断桩。第九，施工过程中计算错误，使用的导管长度不足，导致底口和孔底的距离过大，灌注的混凝土不能埋住导管底部，由此出现断桩。第十，提起导管时提拔过量，造成导管底部超过混凝土面，由此出现断桩。第十一，提拔导管期间钢筋笼卡住导管，混凝土初凝前未能提起，导致混凝土灌注停止，由此出现断桩。总之，钻孔灌注桩施工过程受多种因素影响，为避免断桩问题，施工单位需要在灌注前做好准备工作[2]。

3 公路桥梁钻孔灌注桩断桩处理技术

G552 线荔波至安龙公路独山至平塘段灾毁恢复重建项目位于平塘县境内。在施工开挖爆破、地质活动的影响下，钻孔灌注桩出现了断桩问题。由于路基下方为民房聚集区，为提高安全等级，将原有波形梁护栏设施更改为钢筋混凝土护栏。该项目涉及49 处灾毁病害段治理，施工项目主要包括路基工程、路面工程、安全设施、预埋管线、绿化及环境保护设施。该项目主要技术措施如下：

3.1 灌注桩断桩事故的判定

桥梁灌注桩工程是隐蔽工程，成桩后的长度、完整性、承载力无法通过肉眼直接观察和判定，需要借助有效的检测措施进行分析。在实际检测过程中，需要遵循如下原则：其一，检测方法和频率需要满足验收规范；其二，检测方法需要结合工程实际情况，并确保检测方法易于操作；其三，所选择的检测方法要具有可靠性，可通过两种方法相互验证，保证检测结果的准确性[3]。

根据施工进度，检测单位对40 根灌注桩进行检测，结合灌注桩桩身完整性，利用声波射透法发现4根灌注桩质量未达标，存在部分缺陷，其余36 根检测合格，达到一类桩或二类桩标准。此外，检测单位利用低应变法对8 根灌注桩进行检测，发现有2 根灌注桩质量不达标，其余6 根检测合格，为一类或者二类灌注桩标准。结合建筑桩基检测技术规范，采取低应变法检测，发现这些灌注桩为三类桩标准，需要采用钻芯法、静载法、高应变法加以检测。需要注意，如果发现桩身等级偏低，且覆盖范围不能为设计方案变更提供支持，则需要改变原有的检测方法，如最初采取声波透射法时可改用钻芯法。需要说明的是，抽芯孔位需要结合低应变法、声波透射法的检测结果加以布置，由此验证是否存在缺陷或者遗漏问题，结合验证检测结果，该桥梁工程应用低应变法和声波透射法，检测结果存在误判情况[4]。

通过分析钻孔灌注桩检测方法，得到如下结论：其一，灌注桩桩身完整性检测主要应用声波透视法、低应变法、钻孔取芯法，这些方法各有优劣，且操作难度、检测精度及检测费用差异较大。其二，选择检测方法需要结合工程实际情况，主要考虑桩径大小、位置及工期等因素，之后比对不同检测方法的优缺点。其三，根据桥梁工程检测结果可以发现，灌注桩桩身完整性主要受检测设备、检测人员、现场环境等因素影响，从而可能导致误判。整体来看，低应变法的准确率要比声波透射法低，为提升检测结果的准确性，需要尽量同时采用以上方法。此外，钻孔取芯法能够取出芯样并直接观察，进而分析桩基础是否存在缺陷[5]。

3.2 灌注桩断桩处理要点

断桩处理需要结合灌注深度采取相关措施：其一，如果在混凝土首次浇筑之后不久出现断桩，需要立即停止灌注，并拔出钢筋笼，利用冲击钻再次钻孔，清理孔洞之后下放钢筋笼，然后重新灌注混凝土。其二，如果混凝土浇筑过程中未进入或者刚进入护筒内部，因导管堵塞而断桩，且混凝土还未初凝，需要及时提出导管并清理，利用测垂测量灌注混凝土顶面的位置，然后计算漏斗及导管容积，把导管下沉到已经灌注的混凝土顶面上方约10m 处增设球胆，继续灌注的过程中要观察漏斗内部的混凝土顶面，并在漏斗内部混凝土下落填满导管的一瞬间，把导管压入已经灌注的混凝土顶面下方；其三，如果混凝土面进入护筒内部出现断桩，且混凝土处于中凝状态，可以停止灌注，之后抽干护筒内部的泥浆，清除泥浆及掺杂泥浆的混凝土，然后对露出的混凝土面进行凿毛处理，清除钢筋表面的泥浆，将护筒作为模板浇筑混凝土[6]。

4 公路桥梁钻孔灌注桩断桩防范对策

该工程的工程技术部主要负责钻孔灌注桩交底工作，包括现场施工技术和质量管理。与此同时，钻孔灌注桩施工队主要负责全部桩基钻孔成孔、钢筋笼安装和水下混凝土灌注施工。该工程业主与专业施工单位合作，全部施工人员技术过硬，能够有效完成钻孔桩施工任务要求。在钻孔灌注桩断桩的防范方面，主要处理措施如下：

4.1 施工材料

要求集料最大粒径不超过40mm，不得超过导管内径1/8～1/6，且不得大于钢筋最小间距的1/4。在混凝土材料拌和前，应分析水泥是否结块，并提前筛选细集料，避免细集料结块堵塞导管。此外，施工人员要将混凝土的坍落度控制在18～22cm，且在混凝土运输及灌注期间，不得出现离析或沁水现象。

4.2 混凝土灌注

其一，结合石料和桩径的最大粒径，进一步确定导管直径（该工程采用内径为300mm 的导管）。使用前对导管做好编号，然后进行接头抗拉试验、水密承压试验，避免导管渗漏。安装导管后还需要进行检查，确保有效标记每节导管的长度。

其二，混凝土运往灌注区域后，需要检查其坍落度以及均匀性，如果未能达到施工要求需要再次拌和，如果依然不能达到施工要求，则禁止使用。

其三，导管的底口和孔底距离不得超过40cm。首批灌注混凝土的量需要达到导管首次埋深。

其四，保证发电机、托泵、起重设备、运输车辆等关键设备数量充足，材料需要满足施工要求，以确保混凝土能够连续灌注。

其五，首批混凝土拌和物下落之后，需要连续灌注混凝土。在之后的环节，需将导管埋设深度控制在2～6m，并适当提拔导管，避免其埋置过深。此外，如果使用传统混凝土车运输混凝土，则要保证搅拌车数量充足，以确保混凝土灌注的连续性[7]。

4.3 清孔

成孔后应及时进行清孔处理，此环节需使用泵吸反循环清孔，这时泥浆上返速度较快，能够更好地处理孔底的泥渣。灌注之前需要再次测定孔底沉淀厚度，如果孔内沉渣厚度超过规定要求，需要再次清孔，满足要求后方可灌注混凝土。

4.4 控制坍孔缩径

为了保持孔壁的稳定性，需要控制坍孔缩径。如果发现孔口坍塌掉块，需要采取措施，如合理调节泥浆性能，调节水头压力，移开重物或者机械振动，然后利用稀泥机将孔中的泥土吸出；如果不能继续打孔，需要正常灌注；如果坍孔未能停止且坍孔部位深度较大，需要及时拔除导管，然后重新钻孔。对于容易出现缩孔的区域，需要分析原因而后制定处理方案，通常需要补焊接头，重新钻进，然后在孔洞内部加入片石及黏土，以挤压软土地层，后续灌注需要快速进行[8]。

4.5 导管选择

为了预防钻孔灌注桩断桩，需要施工人员合理选择导管，并根据施工规范控制埋深。为了避免导管漏水，下导管之前需要仔细检查接头部位橡胶圈的密封情况以及导管加工质量。

4.6 做好监督工作

灌注混凝土期间需要分析导管内外部混凝土深度，并绘制曲线。通常情况下，导管内外部混凝土的界面距离逐渐加大，后续开始缩小，最后重合。如果出现导管内外混凝土灌注曲线差异过大，导管外部混凝土曲线较为平缓，内部混凝土曲线幅度较大的情况，则极有可能出现断桩问题，需要及时查明原因并处理。此外，结合导管内外混凝土上升高度，可以确定拆卸导管的长度，确保导管长度的合理性。

4.7 混凝土配比

施工人员需要严格控制混凝土配合比。由于混凝土自身具有良好的流动性和易性，因此在混凝土配制环节，还需要严格控制坍落度，一般为16～20cm。此外，遇到水泥标号、生产厂家变动问题时，需要进行配合比试验，并按照配合比进行质量控制[9]。

4.8 加快混凝土灌注

为加快混凝土灌注速度，在灌注混凝土的过程中应尽量在初期累积大量混凝土，其产生的强大冲击力能够有效应对泥浆阻力带来的不利影响。之后需要连续快速地浇筑混凝土与泥浆，使混凝土始终处于流动状态，避免导管堵塞。

4.9 提升隔水效果

要求灌注导管口径最低长度达到200mm，导管下端尽量光滑，并且在连接部位设置“O”型密封圈，以提升导管密封效果，避免冲洗液进入其中。导管使用前需进行清洗处理，清除污垢和残渣。此外，在导管内的水泥隔水塞处加放橡皮板，可提升隔水效果[10]。

除了采用以上方式预防公路桥梁钻孔灌注桩断桩，还要在地下水活动频繁的地段事先使用套管或者水泥进行止水处理，之后才能灌注混凝土。灌注水下混凝土之前，需要检查导管是否存在漏水或者弯曲等问题，若存在问题要及时解决，灌注过程中要求施工人员从导管内部灌注，并绑扎水泥隔水塞铁丝，需要在首次灌注时确定铁丝规格，避免规格不符灌注过程中铁丝折断。

5 结语

综上所述，钻孔灌注桩施工中的各个环节都会影响桩基施工效果，因此需要明确钻孔灌注桩断裂的原因，然后采取有效的预防措施。此外，在桥梁工程施工中，需要各参建单位高度关注施工环节，做好地质勘探工作，科学制定施工方案，加强人员管理，进行技术交底，通过多项举措避免工程质量事故，保证项目建设效益，打造精品工程。