鉆孔灌注樁“浮籠現(xiàn)象”的預(yù)防措施

唐貴川

（上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海市200232）

鉆孔灌注樁“浮籠現(xiàn)象”的預(yù)防措施

唐貴川

（上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海市200232）

樁基礎(chǔ)施工中，小樁徑“半截鋼筋籠”和樁長(zhǎng)較短的鋼筋籠，在灌注水下混凝土施工時(shí)，由于各種原因經(jīng)常發(fā)生鋼筋籠上浮?！案』\現(xiàn)象”改變了樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)受力情況，嚴(yán)重的會(huì)造成返工，其危害性較大。探討總結(jié)“浮籠現(xiàn)象”的預(yù)防措施，經(jīng)過比較分析最后精選出使用鋼筋定位器的方法預(yù)防鋼筋籠上浮。該方法消耗的材料極少，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，既確保了灌注混凝土質(zhì)量，又有利于提高經(jīng)濟(jì)效益，并能夠有效預(yù)防“浮籠現(xiàn)象”的發(fā)生。

樁基礎(chǔ)；浮籠現(xiàn)象；預(yù)防措施；經(jīng)濟(jì)性

0　引言

現(xiàn)在的橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多采用樁基礎(chǔ)，而樁基礎(chǔ)施工又多采用鉆孔灌注樁的施工工藝，在鉆孔灌注樁施工過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”，通?！案』\現(xiàn)象”在施工過程中發(fā)生時(shí)是不可逆轉(zhuǎn)的，少量的浮籠（200mm內(nèi)）通過設(shè)計(jì)驗(yàn)算通?？梢岳^續(xù)使用。

在鉆孔灌注樁施工過程中，鋼筋籠上浮的預(yù)控很重要。雖然很多施工單位在施工過程中采取各種措施加以控制，但鋼筋籠的上浮現(xiàn)象常有發(fā)生。鋼筋籠上浮之后，就會(huì)使得鋼筋籠的有效受力長(zhǎng)度減小，上部加密鋼筋區(qū)有效長(zhǎng)度減少，有可能超出設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，直接導(dǎo)致鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的質(zhì)量不合格。

“浮籠現(xiàn)象”比較嚴(yán)重的情況發(fā)生后，通常只能夠進(jìn)行返工處理；這樣既浪費(fèi)了大量的人力、財(cái)力，而且耽誤了正常的施工進(jìn)度，其危害性較大。而且“浮籠現(xiàn)象”在施工過程中不容易發(fā)現(xiàn)，開挖后才發(fā)現(xiàn)處理的成本就很高了，損失也較大。為此總結(jié)了“浮籠現(xiàn)象”的預(yù)防措施如下，供大家參考。

1　“浮籠現(xiàn)象”的成因分析

1.1鋼筋籠結(jié)構(gòu)原因

對(duì)于鋼筋籠主筋直徑較大（25mm及以上），鋼筋籠長(zhǎng)度大于25m，樁徑大于1.5m的樁基礎(chǔ)，由于鋼筋籠的自重較大，在灌注水下混凝土?xí)r極少發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”，對(duì)于這類鋼筋籠在此我們不做分析。

容易發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”的鋼筋籠結(jié)構(gòu)有兩種形式：

（1）樁基礎(chǔ)樁長(zhǎng)小于25m，主筋直徑為16～20mm，樁徑為0.8～1.25m，鋼筋籠的自重較小，在首盤封底混凝土灌注時(shí)較容易發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”，且這種現(xiàn)象發(fā)生后不可逆轉(zhuǎn)；

（2）樁基礎(chǔ)樁長(zhǎng)大于25m，主筋直徑為16～20mm，樁徑為0.8～1.25m，鋼筋籠長(zhǎng)度為20m左右（俗稱“半截鋼筋籠”），鋼筋籠的自重較小，在混凝土灌注到鋼筋籠底部時(shí)較容易發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”，且這種現(xiàn)象發(fā)生后很難消除。

1.2地質(zhì)原因

樁基礎(chǔ)所在地層中存在礫石層、粗砂層、中砂層、細(xì)砂層、粉砂層、粉土層、滲水層等不良地質(zhì)條件，為了防止鉆孔發(fā)生塌孔現(xiàn)象，需要使用較高黏度、較大比重的泥漿時(shí)，泥漿的含砂率較大，且清孔時(shí)不能夠把泥漿濃度過于降低。

1.3施工原因

（1）水下混凝土配合比初凝時(shí)間較短，混凝土灌注時(shí)的塌落度較?。ㄐ∮?60mm）；水下混凝土灌注到半截鋼筋籠底部時(shí)，因混凝土灌注時(shí)間間隔太長(zhǎng)，混凝土頂面趨于黏稠，對(duì)鋼筋籠的握裹力增加較大；如果此時(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上移；在孔內(nèi)混凝土面與鋼筋籠的底部接觸并上升的這個(gè)過程中，如果澆注速度過快造成孔內(nèi)混凝土面上升的速度過快，混凝土對(duì)鋼筋籠向上的壓力就有可能大于鋼筋籠的自重，引起鋼筋籠上浮。

（2）泥漿二次清孔時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)不合格，造成泥漿濃度較大，混凝土表面沉渣較厚形成硬殼，水下混凝土灌注阻力較大。

（3）導(dǎo)管采用法蘭盤連接，法蘭盤掛住鋼筋籠底部或內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋等，提升導(dǎo)管時(shí)帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

（4）鉆孔時(shí)因?yàn)槌@深度較大，灌注水下混凝土?xí)r，為了確保首盤混凝土的灌注能夠成功封底，導(dǎo)管底口位置（距離孔底300～500mm）實(shí)際是在鋼筋籠底部以下位置，首盤混凝土的灌注速度很快，且不能夠改變；首盤混凝土灌注時(shí)強(qiáng)大的沖擊力帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

（5）特殊部位混凝土采用泵送灌注，泵管直接插入導(dǎo)管泵送混凝土，造成混凝土上升形成較大的脈沖動(dòng)能。

（6）鋼筋籠頂部定位吊環(huán)筋只有防止鋼筋籠下沉的作用，沒有防止鋼筋籠上浮的定位作用。

2　“浮籠現(xiàn)象”的預(yù)防措施

2.1浮籠常規(guī)預(yù)防措施

（1）水下混凝土的配合比選定非常重要，根據(jù)拌合站到施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸距離及交通條件，通常擬定的配合比初凝時(shí)間應(yīng)在6～10h，塌落度應(yīng)為180～220mm，且混凝土的粗骨料粒徑不宜過大，最大粒徑控制在31.5mm以下，可采用卵石作為粗骨料，混凝土的和易性要好，添加減水劑增加混凝土的和易性；施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)檢查混凝土塌落度是否符合要求，且和易性好才允許進(jìn)行水下混凝土的灌注施工，并保證混凝土灌注的連續(xù)性。

（2）二次清孔后泥漿各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)合格后才允許進(jìn)行混凝土灌注施工。

（3）推薦采用螺旋絲扣連接導(dǎo)管，杜絕采用法蘭盤連接導(dǎo)管，防止法蘭盤掛住鋼筋籠， 當(dāng)導(dǎo)管提升困難時(shí)應(yīng)及時(shí)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管，不可硬提。

（4）嚴(yán)格控制鉆孔深度不超過設(shè)計(jì)值的300mm以內(nèi)，杜絕導(dǎo)管底口灌注混凝土?xí)r處在鋼筋籠底部以下的現(xiàn)象發(fā)生。

（5）灌注混凝土的過程中要注意對(duì)鋼筋籠的吊環(huán)筋進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)吊環(huán)筋上口沒有緊貼支撐鋼管或其他支撐構(gòu)件時(shí)應(yīng)立即暫?；炷凉嘧⑹┕?，采取輔助措施控制鋼筋籠繼續(xù)上浮，防止因鋼筋籠上浮量過大造成樁基礎(chǔ)報(bào)廢事故的發(fā)生；特別注意首盤封底混凝土灌注和鋼筋籠底部灌注時(shí)間點(diǎn)的觀察。

（6）對(duì)施工人員和作業(yè)工人進(jìn)行技術(shù)交底，加強(qiáng)培訓(xùn)，提前告知防止鋼筋籠“浮籠現(xiàn)象”預(yù)防及應(yīng)急處理措施。

2.2半截鋼筋籠預(yù)防措施

（1）在半截鋼筋籠底部增加2.5m以上的副籠（主筋為主籠的1/3～1/5根，部分設(shè)計(jì)圖紙有這種設(shè)計(jì)），灌注混凝土?xí)r混凝土面先握裹副籠，混凝土面到達(dá)主籠底部時(shí)，提升導(dǎo)管使管口底部處在副籠底和主籠底之間繼續(xù)灌注混凝土，且放慢混凝土灌注速度，這種方法能夠有效預(yù)防浮籠現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）鋼筋籠無副籠時(shí)，灌注到鋼筋籠底部時(shí)降低混凝土灌注速度，等混凝土面超過鋼筋籠底部2.5m以上時(shí)，提升導(dǎo)管使管口底部處在鋼筋籠底0.5～1m以上后繼續(xù)灌注，距離鋼筋籠底2m以上時(shí)恢復(fù)正常灌注速度。

（3）鋼筋籠吊環(huán)鋼筋采用不小于16mm的鋼筋制作，并使用4根和鋼筋籠焊接，孔口穿鋼管并進(jìn)行壓制或焊接在鋼護(hù)筒上，防止鋼筋籠的上浮。

（4）將鋼筋籠上口用鋼筋焊接在鋼護(hù)筒上，也可有效防止鋼筋籠上浮。

（5）在鋼筋籠下部焊1～3根10mm圓鋼通到底，圓鋼下面再焊上一段20cm長(zhǎng)的16mm的鋼筋，要焊在中間（T字焊接），這樣就像是一錨釘錨入混凝土，能夠有效防止鋼筋籠的上浮。

（6）可采用在鋼筋籠的主筋上焊“倒刺”的方法來防止鋼筋籠的上浮，鋼筋籠同一截面焊接3～4根“倒刺”即可，每個(gè)鋼筋籠設(shè)2～4道。

（7）用鋼管套入鋼筋籠頂口主筋，鋼管上壓枕木、土袋等，孔口常備15～30個(gè)土袋，或者把鋼管焊接在鋼護(hù)筒上面，能夠有效防止鋼筋籠的上浮。

2.3短鋼筋籠預(yù)防措施

（1）在鋼筋籠的底部加焊橫向的十字架鋼筋，這樣灌注混凝土對(duì)鋼筋籠有一個(gè)向下的沖擊力，增加了鋼筋籠抗上浮的能力，可以有效預(yù)防鋼筋籠發(fā)生浮籠現(xiàn)象。

（2）鋼筋籠吊環(huán)鋼筋不加強(qiáng)，而是采用1根不小于16mm的鋼筋制作成U型，焊接在鋼管的一端（見圖1）；用U型一頭頂在鋼筋籠頂部的加強(qiáng)鋼筋箍上面，另一頭焊接在鋼護(hù)筒上面，防止鋼筋籠的上?。ㄒ妶D2），每次使用2～4根鋼筋定位器，能夠預(yù)防鋼筋籠發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”。

圖1　鋼筋籠定位器

3　預(yù)防措施的經(jīng)濟(jì)性比較分析

措施一：原設(shè)計(jì)圖紙有副籠不增加費(fèi)用，假如無此設(shè)計(jì)內(nèi)容增加費(fèi)用很多，該項(xiàng)措施很不經(jīng)濟(jì)。

圖2　鋼筋籠定位器安裝示意圖

措施二：不增加費(fèi)用（延長(zhǎng)施工作業(yè)時(shí)間，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度），但是需要準(zhǔn)確地測(cè)定混凝土表面的高度，實(shí)際操作過程中存在較大困難，而且具體作業(yè)工人很難接受采納此措施。

措施三：增加吊環(huán)鋼筋的消耗材料和人工費(fèi)用支出，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益，雖然增加的吊環(huán)鋼筋在鑿出樁頭后可以回收處理，但是浪費(fèi)比較大，而且要前期投入較多的鋼筋，不利于資金的周轉(zhuǎn)。

措施四：增加鋼筋的使用量加大，而且操作比較困難，鋼筋焊接在鋼護(hù)筒上和施工完后的拆除工作，人工費(fèi)用的支出增加較大。

措施五：樁基礎(chǔ)較長(zhǎng)時(shí)，實(shí)際操作較困難，而且增加的圓鋼和下錨有可能影響鋼筋籠和導(dǎo)管的安裝施工，導(dǎo)管上提時(shí)有可能纏繞上，存在較多不確定因素。

措施六：增加鋼筋的使用量，不僅增加了焊接人工費(fèi)用，且該方法在安裝鋼筋籠時(shí)會(huì)對(duì)成孔的泥漿護(hù)壁造成局部破壞，存在塌孔的風(fēng)險(xiǎn)，為抵抗鋼筋籠上浮“倒刺”會(huì)造成局部孔壁破壞，風(fēng)險(xiǎn)較大不可取。

措施七：增加土袋費(fèi)用，鋼管要套入主筋比較難操作，單根主筋受力集中，土袋影響水下混凝土的灌注施工作業(yè)面。

措施八：增加鋼筋使用材料及人工費(fèi)用，當(dāng)鋼筋籠下部焊上十字架鋼筋后，會(huì)影響導(dǎo)管的下落深度，對(duì)于二次清孔帶來麻煩，造成孔底沉渣厚度增加，而且下導(dǎo)管時(shí)操作不注意也很可能將十字架鋼筋損壞，使它失去應(yīng)有的作用。當(dāng)采用劍球筏施工時(shí)還會(huì)影響劍球的上浮，造成一定的質(zhì)量隱患。鉆孔超挖深度較大時(shí)該方法不能夠?qū)嵤?，一般使用這種方法比較少。

措施九：混凝土灌注完成后把鋼筋定位器從鋼護(hù)筒上敲下來拔出，這樣可以反復(fù)使用，同時(shí)可以通過觀察U型頭部混凝土的深度判定樁頂超灌深度是否滿足施工要求。這種方法所消耗掉的材料幾乎為零，人工使用也極少，操作簡(jiǎn)單容易推廣，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員樂意接受，同時(shí)提高了水下混凝土的灌注速度，杜絕了很多人為因素的干擾，既確保了灌注混凝土質(zhì)量，又有利于提高經(jīng)濟(jì)效益，并能夠有效防止“浮籠現(xiàn)象”的發(fā)生。該措施同時(shí)適用于“2.2半截鋼筋籠預(yù)防措施”，且在混凝土灌注到鋼筋籠底部時(shí)不需要降低混凝土灌注速度，按照正常灌注速度施工即可。

4　結(jié)論

綜上所述推薦采用措施九，即鋼筋籠吊環(huán)鋼筋不加強(qiáng)，而是采用1根不小于16mm的鋼筋制作成U型焊接在鋼管的一端（見圖1）；用U型一頭頂在鋼筋籠頂部的加強(qiáng)鋼筋箍上面，另一頭焊接在鋼護(hù)筒上面（見圖2），防止鋼筋籠的上浮，每次使用2～4根鋼筋定位器，能夠預(yù)防鋼筋籠發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”。

U445.55+1

B

1009-7716（2015）01-0116-03

2014-09-30

唐貴川（1974-），男，重慶人，高級(jí)工程師，從事市政工程監(jiān)理工作。