橋梁工程灌注樁基斷樁處理的主要方法及其要點Main TreatmentMethodsand Key Pointsof Broken Pileof Bored Pile in Bridge Engineering

高彬彬，盤松林，張魯（重慶建工新型建材有限公司，重慶40；中交二航局二公司質(zhì)量檢測所，重慶40004）

橋梁工程灌注樁基斷樁處理的主要方法及其要點
Main TreatmentMethodsand Key Pointsof Broken Pileof Bored Pile in Bridge Engineering

高彬彬1，盤松林2，張魯1
（1重慶建工新型建材有限公司，重慶401122；2中交二航局二公司質(zhì)量檢測所，重慶400014）

該文結(jié)合公路橋梁工程混凝土灌注樁基施工及斷樁處理實例，按照灌注過程中斷樁處理、灌注成型后的斷樁處理以及設計變更補救措施等三方面對斷樁處理的主要方法及其要點進行總結(jié)介紹，以期對其他同類樁基質(zhì)量事故的處理提供有益的參考。

橋梁工程；灌注樁基；斷樁處理；接樁處理；設計補樁

0　前言

橋梁工程鉆孔灌注樁施工中，由于容易受到地質(zhì)條件、鉆孔工藝、混凝土配制灌注等方面的因素影響，極易產(chǎn)生質(zhì)量事故，甚至形成斷樁［1］。若對斷樁事理不當，不僅存在嚴重的質(zhì)量隱患，而且高昂的處理費用與較長的處理周期都是工程建設項目所不能接受的。四川省某大型交通路橋工程項目包含特大型跨江斜拉橋一座、跨越山澗溝壑的大橋中橋各一座，下部基礎結(jié)構(gòu)大量采用沖擊成孔與旋挖成孔水下樁基，數(shù)量累計達到1100余孔，施工期間由于受到多種因素影響導致出現(xiàn)數(shù)起斷樁，經(jīng)處理并經(jīng)地方省級公路工程技術質(zhì)量檢測中心檢測，均評定為Ⅰ類樁。本文結(jié)合該項目斷樁處理經(jīng)驗，參考了國內(nèi)其他同類公路橋梁工程中斷樁事故的處理經(jīng)驗對斷樁的主要處理方法及其要點進行總結(jié)介紹，以期對同類樁基質(zhì)量事故的處理提供有益的參考。

圖1　二次拔球復灌法處理斷樁示意圖

1　混凝土灌注過程中的斷樁處理

1.1清孔復灌

所謂清孔復灌是指樁基剛開始灌注混凝土下料量不大、成樁長度較小時出現(xiàn)異常（例如導管受損破壞、混凝土工作性能異常）導致無法正常繼續(xù)灌注時迅速停止下料并拔出鋼筋籠后對樁基內(nèi)部進行清理后重新開盤灌注混凝土的處理方法。需要注意的是清孔時若采用旋挖機清孔需控制鉆頭提升速率避免造成坍孔［2］，若采用沖擊鉆機時應注意控制落錘高度避免因沖擊過大對孔結(jié)構(gòu)造成其他影響［3］，但當混凝土灌注量較大鋼筋籠無法拔出時則可采用人工水下切割方式將上部鋼筋籠切割后拔出，再使用鉆機進行二次成孔后灌注混凝土。還需注意的是清孔后重新灌注混凝土時務必對孔底沉渣厚度與泥漿指標進行檢測，滿足要求后方可進行二次灌注。

另外當混凝土灌注量較大鋼筋籠無法提出，但樁基處地下水位較低、樁基內(nèi)部無滲水、輕微涌水時還可將導管直接取出，將樁基內(nèi)泥漿與混凝土表面層全部清除，然后將導管插入混凝土中后回灌泥漿或清水（若存在水頭壓力要求護壁較差樁孔不穩(wěn)時應當注意合理選擇清水還是專門配制的泥漿）繼續(xù)開盤灌注混凝土，需要注意的是新開盤首批次混凝土可適當提高膠凝材料用量與砂率，待恢復正常澆筑后再調(diào)成正常配合比即可。

1.2二次拔球復灌

當導管內(nèi)混凝土工作性能異常無法下料或者在灌注過程中因操作不當將導管拔出混凝土面（即亮封）而樁基內(nèi)混凝土工作性能正常導管還能插入時可采用二次拔球復灌法，所謂二次拔球復灌法主要是指導管亮封后采取措施將導管重新插入混凝土中重新拔球下料繼續(xù)灌注混凝土至樁頂設計標高的斷樁處理方法，其示意圖見圖1，具體操作如下。

（1）通過測錘準確測定混凝土灌注標高，將導管插至離混凝土表面約30～40cm的高度，采用隔水盤（一般施工時采用稍大于導管直徑的鐵質(zhì)圓盤一端與卷揚機或者吊機相連）封住料斗下料口。

（2）將料斗盛滿混凝土，混凝土量要滿足導管埋深大于h1的要求（V的計算及其要求見式①），待一切準備就緒后快速拔球下料，若料斗較小盛裝的混凝土不能滿足要求時則可安排混凝土運輸車一旁等候，待拔球后立即快速向料斗中補料以滿足首斗混凝土體量要求。

（3）待首批次混凝土澆筑完成后將導管迅速插入純混凝土層，在條件滿足的情況下可盡量增大插入深度，繼續(xù)正常灌注混凝土，需要注意的是由于二次拔球下料導致存在泥漿混凝土混合層厚度加厚，導管最小埋置深度要適當增加，澆筑完成的樁基標高也要高于設計標高，增加的深度和超灌高度均不得少于h3。

由于該方法簡單實用，應用較為廣泛，該項目就曾按照此類方法處理過兩根樁基，最終經(jīng)省級交通工程質(zhì)量檢測單位檢測均評定為Ⅰ類樁，其他工程施工中也大量采用該方法處理斷樁效果良好［4］。

圖2　安放鋼套箱圍堰隔絕江水進行接樁處理

2　灌注成型后的斷樁處理

2.1接樁處理

當樁基混凝土灌注量較大成樁長度較長、距離設計標高差距不大時出現(xiàn)意外導致混凝土無法灌注形成斷樁時，則可以采用此方法處理，根據(jù)樁基所處環(huán)境不同具體措施為。

（1）當樁基處在江水水面以下時，可下放鋼套箱作為圍堰，采用長臂挖機將鋼套箱內(nèi)河床松軟砂礫層清除后灌注水下封底混凝土，將樁基與江水隔絕后采用水泵將套箱內(nèi)水排凈，將斷樁部位樁頭松散部分清理，安裝模板后采用相同配合比進行澆筑至原設計標高，待早期強度滿足要求后拆除模板與套箱即可，具體見圖2。當樁基不在江水中但所處地層地下水位較高，涌水與積水也較明顯時也可以采用該方法，另外當封底混凝土灌注較為困難時也可采用大功率水泵進行降水。

（2）當樁基處在灘涂或者干燥地層，無明顯涌水、滲水或積水時則處理更為簡單，直接開挖至斷樁處，將樁頭鑿毛清理干凈后直接關模采用相同配合比澆筑至設計標高即可，需要注意的是當樁基所處地層不穩(wěn)時可用大型鋼筒進行圍擋或者支架作為支撐，對穩(wěn)定性較差的土層進行加固支撐，可以增加放坡度開挖從而節(jié)約開挖量，降低處理成本。

2.2缺陷段混凝土置換處理

當樁基混凝土灌注完成后經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)樁身某段混凝土灌注出現(xiàn)缺陷（例如由于泥漿混入混凝土內(nèi)部或者混凝土出現(xiàn)離析導致該段混凝土膠結(jié)不夠等）甚至已形成斷樁，一般可將缺陷段混凝土進行置換后仍能確保樁基滿足原定設計要求與使用的功能需求，常用的處理方法有三種。

（1）豎井置換法（見圖3 b）

圖3　常見的缺陷段混凝土置換處理方法示意圖

架設“扁擔梁”（扁擔支撐可采用在待處理樁基兩邊打下鋼護筒，要求鋼護筒與樁基中心點處在同一條直線上，架設扁擔梁對缺陷段以上混凝土結(jié)構(gòu)提供足夠支撐，扁擔梁數(shù)量規(guī)格與鋼護筒規(guī)格與入地深度均應經(jīng)過驗算后確定）。為樁基缺陷段以上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重提供足夠的支撐，然后在盡量靠近樁基的位置開挖豎井至缺陷斷面處，人工通過豎井抵達缺陷斷面處將缺陷段清除后安裝模板重新灌注混凝土，待混凝土強度滿足缺陷段上部結(jié)構(gòu)中自重承載要求后拆除模板回填豎井，拆除扁擔梁即可。

該方法使用過程中要特別注意扁擔梁結(jié)構(gòu)驗算是否滿足承載要求，豎井內(nèi)是否有涌水，如何降水以及施工豎井的開挖與使用過程的安全風險防控，且新澆筑的混凝土應特別注意振搗密實，若振搗困難時可適當對混凝土配合比進行優(yōu)化提高自密實性能，另外若缺陷段長度較長時應對置換段澆筑補償收縮混凝土。

（2）鋼護筒置換法（見圖3a）

當樁基缺陷段深度較小地層為軟土層容易開挖時采用置換法處理還可以不開挖豎井，直接夯擊打入鋼護筒。利用鋼護筒作為樁基周圍的土層圍擋并為扁擔梁提供支撐，人工進入鋼護筒內(nèi)開挖至混凝土缺陷處，清除缺陷段后安放模板重新澆筑混凝土，待混凝土強度滿足承載要求后拆除模板、鋼護筒、扁擔梁進行回填即可。但當樁基所在位置的地質(zhì)條件不是較為軟弱的土層，則鋼護筒打入就較為困難，那么則可以采用另外兩種方法。

某高速鐵路的橋梁工程鉆孔樁基84-3#樁基，設計樁長70.4m，樁徑Φ1.0m，混凝土設計為C35水下混凝土，在澆筑過程中由于操作失誤導致導管亮封，灌注完成后經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)在樁頂以下6.0～6.3m段出現(xiàn)約30cm的泥石夾層，評定為Ⅳ類，經(jīng)該方法處理后經(jīng)檢測評定為Ⅰ類樁［5］。

（3）樁基內(nèi)部置換法（見圖3 c）

當樁基直徑較大，或者開挖豎井、夯擊打入鋼護筒較為困難時，可設置扁擔梁，并在樁基中心點采用風鎬人工掘進至缺陷部位，人工清除缺陷混凝土，為增加新老混凝土的搭接質(zhì)量，可適當增加構(gòu)造鋼筋，若混凝土振搗困難時可采用導管頂升法輔助灌注，同時還可以適當提高膠凝材料用量與砂率。需要注意的是人工掘進過程中只能采用風鎬等對樁基擾動較小的方式，不得采用爆破、膨脹破壞等對原始樁基影響較大的方式進行處理。

在貴州省境內(nèi)“遵義-赤水高速公路”某大橋12-1#樁基，樁長39.5m，樁徑Φ2.5m，混凝土設計等級為C30水下混凝土，在澆筑混凝土7d后進行聲測，發(fā)現(xiàn)距離樁頂18.5m～21m段混凝土存在離析現(xiàn)象，樁身結(jié)構(gòu)存在缺陷，評定為Ⅲ類樁，施工單位采用該方法進行處理后重新檢測評定為Ⅰ類樁，處理十分成功［6］。

使用此類方法處理缺陷樁基時應特別注意對于扁擔梁-鋼護筒（在打入鋼護筒不便時可采用其他方式的支撐）承載體系的受力沉降驗算、施工豎井或者人工掘進通道的安全風險防控以及為增加新老混凝土膠結(jié)質(zhì)量所采取的構(gòu)造措施等。

3　缺陷樁基設計變更補救處理

當樁基出現(xiàn)缺陷處理成本較高時，可以采用在原樁基附近增加若干數(shù)量的小型樁基并澆筑小型承臺或者底系梁進行連接以彌補原樁基的承載力不足，也可增加樁基直徑縮短樁基長度的做法來彌補樁基承載力不足，但此類方法牽涉到原有設計變更且處理成本偏高，處理周期過長，應當特別注意合理選擇具體的設計變更補救方案。見圖4。

圖4　缺陷樁基兩種常見處理辦法

4　結(jié)論

鉆孔樁基施工特別是混凝土灌注時極易受到各種因素的影響，斷樁事故時有發(fā)生，對此應根據(jù)質(zhì)量事故特點綜合考慮選擇技術科學可行、處理成本經(jīng)濟合理的處理方法，對事故樁基進行處理后還是能夠滿足原有的設計與使用要求。

［1］范忠明.淺析鉆孔灌注樁斷樁處理的方法及防治措施［J］.科技創(chuàng)新導報，2012（26）：55-56.

［2］JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［3］王輝，王學長，侯強.灌注樁基礎斷樁事故的處理方案［J］.西部探礦工程，2003（11）.

［4］蘇錦熾.鉆孔灌注樁斷樁處理方法的討論［J］.山西建筑，2010，36（23）：112-113.

［5］姚志棟，甘杰晶，章舒展.某大直徑鉆孔灌注樁斷樁處理實例［J］.浙江水利水電專科學校學報，2011，23（4）：15-17.

［6］馬貴.大直徑鉆孔灌注樁斷樁處理方案［J］.山西建筑，2008，35（33）：129-130.

責任編輯：孫蘇，李紅

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.

bridgeengineering；bored pile foundation；broken pile treatment；remedialpile processing；design of pile remedy

U 445.5

A

1671-9107（2015）05-0038-03

2015-04-13

高彬彬（1988-），男，貴州正安人，本科，助理工程師，從事商品混凝土生產(chǎn)技術管理。