樁基礎(chǔ)橋梁斷樁的原因分析與預(yù)防措施

周東

（中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司，江蘇 南京 210031）

目前，隨著施工機(jī)械的不斷改進(jìn)和施工工藝的不斷進(jìn)步，使樁基礎(chǔ)在橋梁建設(shè)中的運(yùn)用越來(lái)越普及。鉆孔灌注樁應(yīng)用十分廣泛，鉆孔灌注樁系地下隱蔽工程，影響其質(zhì)量的因素較多，而且控制難度較大，若忽視就可能產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題和事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。

1 產(chǎn)生斷樁的原因分析

斷樁是指鉆孔灌注樁在灌注混凝土的過(guò)程中，泥漿或砂礫進(jìn)入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔開(kāi)并形成上下兩段，造成混凝土變質(zhì)或截面積受損，從而使樁不能滿足受力要求。斷樁是嚴(yán)重的質(zhì)量事故。對(duì)于誘發(fā)斷樁的因素,必須在施工初期 就徹底清除其隱患,同時(shí)又必須準(zhǔn)備相應(yīng)的對(duì)策,預(yù)防事故的發(fā)生或一旦發(fā)生事故及時(shí)采取補(bǔ)救措施。斷樁產(chǎn)生的原因以下幾個(gè)方面:

1.1 樁身的截面強(qiáng)度不足引起的斷樁

在設(shè)計(jì)中忽略凍脹力對(duì)樁的破壞作用，尤其是對(duì)土層較厚入土較深的鋼筋長(zhǎng)混凝土樁，只考慮樁身的整體凍拔而忽略了切向凍脹力與樁截面的強(qiáng)度關(guān)系，切向凍脹力大于樁截面的強(qiáng)度，將樁凍拔致斷。

灌注時(shí)測(cè)深不準(zhǔn)或計(jì)算錯(cuò)誤將導(dǎo)管提升過(guò)高，以至導(dǎo)管底部脫離砼層。

在施工中，水泥用量不足，混凝土配比不當(dāng)不能滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

鋼筋混凝土樁的鋼筋未經(jīng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，品質(zhì)低劣，鋼筋的焊接不夠規(guī)范達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

1.2 在混凝土施工過(guò)程中，混凝土施工灌注不連續(xù)，灌注時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)，是造成斷樁事故的最主要因素

導(dǎo)管拆卸過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，起重吊裝設(shè)備的作業(yè)能力小，導(dǎo)管內(nèi)壁不夠光滑，塌落度過(guò)大，混凝土流動(dòng)性差，碎石或卵石粒徑過(guò)大，沙子過(guò)粗或偏細(xì)，級(jí)配的細(xì)度膜數(shù)不好，拌和不均勻，混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象，增大導(dǎo)管內(nèi)混凝土下落阻力，而使混凝土在導(dǎo)管中下不去，造成卡管事故。

導(dǎo)管埋入混凝土中過(guò)深，導(dǎo)管外混凝土已初凝，導(dǎo)管與混凝土間的摩擦力過(guò)大，導(dǎo)管無(wú)法拔出或提升導(dǎo)管過(guò)猛，將導(dǎo)管拉斷，造成埋管事故。

首批已澆混凝土初凝，流動(dòng)性降低，而續(xù)澆的混凝土沖破頂層上升，在混凝土中夾有泥渣土，形成斷樁。

1.3 導(dǎo)管或?qū)Ч艿卓谶M(jìn)水引起的斷樁

導(dǎo)管的水密性、承壓、抗拉性能不好，隔水設(shè)施差，而導(dǎo)致導(dǎo)管滲水，首批混凝土儲(chǔ)備量不足，使導(dǎo)管底口進(jìn)水。

1.4 由于塌孔引起的斷樁

因?yàn)楣嘧⑹┕さ木o張連續(xù)，忽略了水頭高度，由于護(hù)筒底口漏水，孔內(nèi)水位降低，使孔內(nèi)水位差減小，不能保持原有靜水壓力。

1.5 接樁時(shí)沒(méi)有認(rèn)真處理好多余的那部分樁頭從而引起的斷樁

混凝土澆筑近結(jié)束時(shí)，沒(méi)有考慮接樁時(shí)混凝土施工，接樁時(shí)處理不好或清理不好樁頭，導(dǎo)致樁頂混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2 斷樁的預(yù)防措施

對(duì)斷樁事故關(guān)鍵在于預(yù)防。灌注前要對(duì)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)和崗位進(jìn)行認(rèn)真檢查，制訂有效的預(yù)防措施。灌注中嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊，有條不紊；反復(fù)細(xì)心探測(cè)砼面，并用理論方法計(jì)算出砼面高度，比較后取砼面低的作為拆卸導(dǎo)管的標(biāo)準(zhǔn)；導(dǎo)管提升應(yīng)勻速、平穩(wěn)，慢慢起升；控制灌注時(shí)間在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。要保證設(shè)備的正常工作，并有備用設(shè)備；灌注前通知配電部門(mén)，保證灌注時(shí)供應(yīng)用電；要注意天氣預(yù)報(bào)，合理安排灌注時(shí)間。本人結(jié)合工作實(shí)踐總結(jié)如下幾點(diǎn)，僅供同行參考。

2.1 對(duì)樁截面抗拉強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，保證材料質(zhì)量及用量，保證截面設(shè)計(jì)強(qiáng)度

由于并不是所有的橋涵設(shè)計(jì)都經(jīng)專門(mén)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)。尤其地方道路工程中的中、小橋，在設(shè)計(jì)過(guò)程中很少考慮甚至不考慮凍脹力對(duì)樁身的危害作用，這就要求在設(shè)計(jì)中必須保證樁身強(qiáng)度，即按地基規(guī)范：

Q=（kt-p-g-f）/A≤[Q]

式中：Q為驗(yàn)算截面應(yīng)力，kPa；k為結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)為1.2，超靜定結(jié)構(gòu)為1.3；T為總切向凍脹力，kV；P為作用于單樁上的恒載，kN；G為驗(yàn)算截面以上樁自重，kN；F為驗(yàn)算截面以上暖土層對(duì)樁周的錨固力，kN；A為驗(yàn)算截面面積，鋼筋混凝土為受拉鋼筋截面積，m2；[Q]為材料允許應(yīng)力，kPa。

每m3混凝土用量一般不低于350kg，配比實(shí)際標(biāo)號(hào)一般應(yīng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)10%～15%。

對(duì)于所用鋼筋，使用之前一定要做力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，質(zhì)量不合格的鋼筋嚴(yán)禁使用，對(duì)于鋼筋的焊接工藝，需要焊條級(jí)別，一定要堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)，按規(guī)范去實(shí)施。

2.2 嚴(yán)密施工組織設(shè)計(jì)，在施工前，把一切灌孔的設(shè)備工具都準(zhǔn)備齊全，保證混凝土施工的連續(xù)性，盡量縮短澆筑時(shí)間

導(dǎo)管的分解長(zhǎng)度應(yīng)便于拆裝搬運(yùn)，并小于導(dǎo)管提升設(shè)備的提升高度，中節(jié)一般為2m左右，下端可加長(zhǎng)至4～6m。

導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、順直、無(wú)局部凸凹，各節(jié)內(nèi)徑應(yīng)大小一致，偏差不大于±2mm，應(yīng)嚴(yán)格控制撥導(dǎo)管、拆卸導(dǎo)管時(shí)間，拆卸導(dǎo)管時(shí)間不應(yīng)大于15min，能縮短盡量縮短時(shí)間，一旦開(kāi)始灌注，決不能中途停止。

為保證混凝土的流動(dòng)性，嚴(yán)格控制塌落度，應(yīng)保證在18～22cm之間，骨料盡可能選用卵石適宜粒徑為0.5～3.0cm，使最大粒徑不大于4.0cm,混凝土初凝時(shí)間不早于5h，如果必要，需加入一些外加劑，以延長(zhǎng)初凝時(shí)間。

導(dǎo)管在混凝土中的埋置一般應(yīng)小于2m，最少也不應(yīng)小于1m，最大不應(yīng)超過(guò)6m，埋深太大將不利于導(dǎo)管的提升，也給導(dǎo)管內(nèi)混凝土的下降增加阻力，拔導(dǎo)過(guò)猛容易將導(dǎo)管拉斷，另外，還會(huì)使導(dǎo)管在混凝土中埋深過(guò)小，易使泥漿涌入底口。

2.3 防止導(dǎo)管或底口進(jìn)水，加強(qiáng)隔水設(shè)施

導(dǎo)管在灌注混凝土前應(yīng)進(jìn)行必要的水密承壓實(shí)驗(yàn)和接頭抗拉實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)格檢查接頭是否嚴(yán)密，焊縫是否破裂，及時(shí)及早的進(jìn)行修補(bǔ)。

應(yīng)計(jì)算好首批混凝土的用量。既滿足足夠的埋深，同時(shí)又要充滿導(dǎo)管，以保證混凝土施工連續(xù)性。

2.4 防止坍孔

在施工中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)觀察施工水位，觀察護(hù)筒四周是否滲水，在水中鉆孔樁施工中，因河流汛期，注意測(cè)量河流水位，如發(fā)現(xiàn)水位差降低，應(yīng)及時(shí)采取措施，保證孔內(nèi)水頭高度，要注意不要讓孔口震動(dòng)過(guò)大并盡量減輕孔附近重量。

2.5 多余澆灌及接樁

為保證樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高上應(yīng)多灌一定高度，一般為0.5～1m，在初凝后終凝前挖除。但還應(yīng)保留30cm以上，以待接樁或承臺(tái)施工前鑿除。接樁時(shí)，將多余部分混凝土鑿除后用清水沖洗干凈，然后方可接樁。

3 結(jié)束語(yǔ)

橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁質(zhì)量事故引發(fā)的后果相當(dāng)嚴(yán)重，因此施工單位在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)管理，采用科學(xué)的施工方案和切實(shí)可行的備用方案。只有嚴(yán)格按照規(guī)范、規(guī)程操作，加強(qiáng)監(jiān)督檢測(cè)，才能避免質(zhì)量事故或把質(zhì)量事故降低到最小限度。對(duì)已出現(xiàn)問(wèn)題的樁基、斷樁查找原因分析準(zhǔn)確后，應(yīng)掌握詳盡而準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)資料，及時(shí)組織專家會(huì)診，制定安全可靠而又經(jīng)濟(jì)的處理方案。嚴(yán)把鋼筋材料的進(jìn)料關(guān)，嚴(yán)格焊接工藝要求，嚴(yán)格按照科學(xué)的操作規(guī)程施工，斷樁因素是可以預(yù)防的。

[1]中國(guó)交通部《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[M].JTJ071人民交通出版社，1998，7.

[2]交通部第一公路工程總公司《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》[M].JTJ041人民交通出版社，2001，6.