鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的浮籠原因與預(yù)防對(duì)策

潘黎萍

上海市建筑學(xué)會(huì) 上海 201112

樁基是工程中常見(jiàn)的一種基礎(chǔ)形式。隨著我國(guó)建設(shè)工程的快速發(fā)展，超高層建筑、大型公共建筑、大型廠房、橋梁、港口等工程中都有大量應(yīng)用樁基礎(chǔ)[1-4]。在所有的樁基礎(chǔ)類(lèi)型中，鉆孔灌注樁又是最為普遍和常見(jiàn)的一種樁基形式。

鉆孔灌注樁具有施工振動(dòng)小、噪聲低、無(wú)擠土效應(yīng)等特點(diǎn)，適用于各種地質(zhì)條件，施工工藝成熟，施工質(zhì)量較有保證，同時(shí)所需的施工機(jī)具也較為簡(jiǎn)單，操作方便，形成的混凝土樁體承載力高，對(duì)于樁基承載力要求較高的大型建（構(gòu)）筑物等均可采用該樁基形式[5-6]。

鉆孔灌注樁深度淺則十幾米，深達(dá)數(shù)十米，施工時(shí)大部分在地表以下進(jìn)行，無(wú)法做到直接觀察，而且灌注成樁后一般也無(wú)法進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)大部分依賴(lài)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)或者吊錘等間接手段，特別是對(duì)于長(zhǎng)樁、大樁來(lái)說(shuō)，在各個(gè)施工環(huán)節(jié)中若出現(xiàn)問(wèn)題，則將直接影響樁基成樁質(zhì)量，繼而影響整個(gè)工程的進(jìn)度和質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失[7-8]。

因此，在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，應(yīng)透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，科學(xué)分析各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常情況的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并提出有效的預(yù)防手段或措施，從而從根源上降低樁基施工時(shí)發(fā)生事故的概率，保證工程施工質(zhì)量。

本文以上海某住宅建設(shè)工程施工為例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)出現(xiàn)的鋼筋籠上浮現(xiàn)象進(jìn)行分析和研究，追根溯源，層層分析鋼筋籠上浮的可能原因，并針對(duì)最有可能的原因采取針對(duì)性的措施，從而驗(yàn)證了分析過(guò)程的正確性，最終從根源上解決了本工程鉆孔灌注樁施工時(shí)的浮籠問(wèn)題。

1 工程概況

某住宅建設(shè)工程位于上海市閔行區(qū)，主要包括6棟18層高層住宅以及部分低層配套用房，6棟高層住宅編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#，地下室整體2層，部分區(qū)域?yàn)?層。建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用框架剪力墻形式，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式主要為筏板＋鉆孔灌注樁。

本工程鉆孔灌注樁的樁徑主要在800～1 500 mm之間，樁長(zhǎng)21～34 m不等，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C35，鋼筋籠主筋為12φ25 mm，箍筋為φ12 mm@100 mm/250 mm。工程項(xiàng)目樁基數(shù)量較多，現(xiàn)場(chǎng)主要采用旋挖鉆機(jī)成孔。

2 施工現(xiàn)場(chǎng)浮籠情況介紹

在該項(xiàng)目的建筑樁基施工過(guò)程中，在施工至6棟高層住宅的4#樓棟范圍樁基時(shí)，鋼筋籠發(fā)生了較為普遍的浮籠現(xiàn)象，大多數(shù)吊筋已被撐出地面，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，鋼筋籠上浮約達(dá)40 cm。

在這之后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)立即報(bào)告項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人并會(huì)同監(jiān)理方，因考慮時(shí)間原因，在經(jīng)簡(jiǎn)單的分析研究后，采取了控制澆灌速度、抖動(dòng)導(dǎo)管、改善泥漿質(zhì)量等技術(shù)措施，使鋼筋籠上浮現(xiàn)象得到了初步的有效控制。

3 浮籠原因分析與確定

在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，浮籠現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。鋼筋籠產(chǎn)生上浮現(xiàn)象的原因較多，相關(guān)技術(shù)專(zhuān)家和學(xué)者對(duì)此也已有較多的分析。但就本工程而言，浮籠發(fā)生時(shí)較為突然，若不采取合理的處置措施，輕則影響樁基成形質(zhì)量，導(dǎo)致承載力不足需要補(bǔ)樁，重則導(dǎo)致斷樁、廢樁等嚴(yán)重質(zhì)量事故。因此，鋼筋籠浮籠現(xiàn)象應(yīng)引起足夠的重視，需要分析其原因并采取預(yù)防措施。

對(duì)于此次浮籠現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)層層分析，認(rèn)為可能的原因有如下幾種：

1）混凝土的坍落度較小，流動(dòng)性不足，導(dǎo)致灌注混凝土?xí)r對(duì)鋼筋籠的摩擦力大于鋼筋籠的自重，繼而使鋼筋籠上浮。

2）導(dǎo)管上提時(shí)沒(méi)有順直上升，出現(xiàn)偏斜情況卡住了鋼筋籠，導(dǎo)致鋼筋籠跟隨導(dǎo)管上浮。

3）灌注時(shí)的泥漿相對(duì)密度太大，形成的泥皮過(guò)厚，當(dāng)灌注速度較快時(shí)，泥漿的流速也較快，從而在孔內(nèi)向上流動(dòng)時(shí)增加了泥漿對(duì)鋼筋籠的上托力，促使鋼筋籠上浮。

4）鋼筋籠上端的吊筋在成孔的孔口沒(méi)有固定牢固，導(dǎo)致當(dāng)工人在提升導(dǎo)管時(shí)，鋼筋籠被導(dǎo)管掛住而被一起抬升，出現(xiàn)鋼筋籠上浮現(xiàn)象。

5）初灌的混凝土處于孔內(nèi)已灌注混凝土液面的上部，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有繼續(xù)灌注混凝土?xí)r，此部分初灌混凝土若出現(xiàn)坍損大、離析或初凝等現(xiàn)象，將導(dǎo)致混凝土的流動(dòng)性降低，后續(xù)灌注混凝土液面上升時(shí)，由于上部初灌混凝土與鋼筋籠已有部分凝結(jié)，故有可能帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

以上是施工現(xiàn)場(chǎng)最有可能的浮籠原因，但不排除還有其他的可能，后續(xù)也采用了頭腦風(fēng)暴的形式組織了針對(duì)性的討論，這里不再贅述。

針對(duì)上述5種原因，項(xiàng)目部技術(shù)人員從施工準(zhǔn)備階段開(kāi)始，重新梳理了每一道施工工序的技術(shù)要點(diǎn)，具體梳理過(guò)程如下：

1）查詢(xún)灌注混凝土的配合比單，發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度為190 mm，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)從罐車(chē)?yán)锏钩霾糠只炷吝M(jìn)行坍落度測(cè)試，實(shí)測(cè)坍落度值為196 mm，與配合比單所寫(xiě)數(shù)值較為接近，且兩者都符合JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中水下混凝土的灌注坍落度宜為180～220 mm的要求。因此可以排除浮籠的第1種原因。

2）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，導(dǎo)管順直度良好，且導(dǎo)管中心基本處于成孔的中心位置，工人操作也較為規(guī)范，沒(méi)有出現(xiàn)野蠻施工的情況，導(dǎo)管上提時(shí)出現(xiàn)偏斜情況的可能性基本為零，因此可以排除第2種上浮原因。

3）對(duì)于灌注時(shí)的泥漿相對(duì)密度，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員采用比重計(jì)對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行了測(cè)量，經(jīng)實(shí)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)泥漿相對(duì)密度為1.2，考慮工程地質(zhì)與實(shí)際情況，該數(shù)值完全符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求和相關(guān)規(guī)范的設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，該數(shù)值也與攪拌站出具的配合比單中的數(shù)值基本相符，不存在泥漿太濃的問(wèn)題。另外，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)混凝土的灌注速度也有相應(yīng)控制，因此可以排除第3種上浮原因。

4）鋼筋籠被導(dǎo)管掛住而提升的情況與第2種原因大同小異，經(jīng)確認(rèn)，現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠上端的吊筋已與護(hù)筒筒口焊接固定。同時(shí)，工程現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)管與鋼筋籠放置位置均較為端正，在工人提升導(dǎo)管時(shí)，不存在鋼筋籠被導(dǎo)管掛住的情況，因此可以排除第4種原因。

5）據(jù)調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)在灌注4#樓棟范圍的樁基混凝土?xí)r，在第2車(chē)混凝土澆筑完成后，運(yùn)輸?shù)?車(chē)混凝土的罐車(chē)在途中因?yàn)橄萑肼愤吥酁┒⒄`時(shí)間約0.5 h，到達(dá)樁基現(xiàn)場(chǎng)后技術(shù)人員聯(lián)合試驗(yàn)人員對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，未見(jiàn)明顯初凝現(xiàn)象，于是迅速繼續(xù)進(jìn)行了灌注施工，不久后便發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象。經(jīng)綜合分析判斷，鋼筋籠上浮確認(rèn)為上述第5種原因，即鉆孔中已灌注的上部混凝土經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間后坍損較大，并與鋼筋籠已有部分凝結(jié)，從而導(dǎo)致混凝土液面上升時(shí)，帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

4 浮籠處理措施

鋼筋籠浮籠現(xiàn)象在橋梁樁基等施工過(guò)程中較為常見(jiàn)，一般上浮幾厘米或十幾厘米的情況，對(duì)樁基的使用性能影響不大，應(yīng)采取防止鋼筋籠繼續(xù)上浮的措施。本工程鋼筋籠整體上浮約40 cm，上浮程度不算很大，技術(shù)人員當(dāng)場(chǎng)安排操作工人放慢混凝土的澆筑速度，并反復(fù)地利用機(jī)械將導(dǎo)管進(jìn)行上下提落，做到“慢提快落”，從而將鋼筋籠慢慢地帶回到已澆筑的混凝土中。

需要注意的是，其間應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆筑混凝土的液面標(biāo)高，提起導(dǎo)管的速度務(wù)必要慢，切不可因浮籠問(wèn)題使導(dǎo)管脫出混凝土液面，造成斷樁事故。

5 浮籠預(yù)防對(duì)策

針對(duì)鋼筋籠上浮的可能原因，為及時(shí)科學(xué)地應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況，在實(shí)際的鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，可采取如下預(yù)防對(duì)策。

5.1 加強(qiáng)清孔，控制泥漿相對(duì)密度

1）在成孔后及灌注混凝土之前，應(yīng)徹底清孔，控制泥漿相對(duì)密度在1.1～1.3之間，避免清孔不徹底而導(dǎo)致泥漿相對(duì)密度偏大。

2）在灌注混凝土施工過(guò)程中，防止混凝土從灌注漏斗內(nèi)溢出，從而使泥漿因摻入水泥而變稠，導(dǎo)致泥漿相對(duì)密度增大。

5.2 適當(dāng)改造鋼筋籠，提升抗浮能力

1）在鋼筋籠的制作過(guò)程中，可以將鋼筋籠主筋延長(zhǎng)至成孔孔底，并將末端的鋼筋適當(dāng)彎起或者加工成圓圈狀，從而提高鋼筋籠與已初灌混凝土的握裹力，提升鋼筋籠的抗浮能力。

2）在保證樁基設(shè)計(jì)承載能力的前提下，適當(dāng)減少鋼筋籠下部的箍筋或加強(qiáng)筋，從而降低混凝土上升時(shí)與鋼筋籠體的摩擦力。

3）在鋼筋籠下放就位后，將鋼筋籠與護(hù)筒固定牢固，或者用鋼筋將籠體頂部與鉆臺(tái)架連接固定，防止上浮。

5.3 嚴(yán)控混凝土質(zhì)量

1）在灌注施工前，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土拌和物的流動(dòng)性或坍落度、初凝時(shí)間等參數(shù)，優(yōu)先選用初凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥品種，并適當(dāng)提高混凝土的水灰比（一般為0.5～0.6），保證混凝土的和易性?；炷林写止橇系淖畲罅讲坏贸^(guò)40 mm。

2）在施工過(guò)程中盡量縮短灌注時(shí)間，在不利條件下可適當(dāng)使用緩凝劑，延遲混凝土的凝結(jié)時(shí)間，避免上部初灌混凝土過(guò)早凝結(jié)而與鋼筋籠連為一體。

5.4 規(guī)范混凝土的灌注操作

1）在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，應(yīng)按規(guī)范的相關(guān)要求，合理計(jì)算首批混凝土的數(shù)量和灌注漏斗的高度，要求導(dǎo)管底口埋入混凝土的深度≥1 m。在灌注φ1.5 m樁基時(shí)，保證有2.7 m3的蓄料斗；在灌注φ1.2 m樁基時(shí)，保證有2.0 m3的蓄料斗。下料后可采取將導(dǎo)管回插10 cm的方法來(lái)保證埋管的深度。

2）在現(xiàn)場(chǎng)灌注施工開(kāi)始后，應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行施工，避免長(zhǎng)時(shí)間等料情況的發(fā)生，中途不得暫停。同時(shí)，應(yīng)盡量縮短導(dǎo)管拆除時(shí)間，一般控制不超過(guò)15 s。

5.5 合理控制導(dǎo)管埋深

1）在灌注施工過(guò)程中，應(yīng)用測(cè)繩經(jīng)常測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面的標(biāo)高，掌握上升速度并做記錄。及時(shí)提升導(dǎo)管、拆除導(dǎo)管?，F(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土向上翻升的速度，降低對(duì)鋼筋籠的攜帶能力。

2）在提升導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)保持導(dǎo)管軸線豎直和位置居中，逐步緩慢提升。如導(dǎo)管法蘭盤(pán)卡掛在鋼筋籠上，可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管使其脫離鋼筋籠，再將導(dǎo)管移至鉆孔中心位置后緩慢上提。

6 結(jié)語(yǔ)

在樁基施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)施工人員和技術(shù)人員往往比較重視成孔情況、清孔質(zhì)量以及混凝土灌注過(guò)程控制，而對(duì)鋼筋籠上浮這一現(xiàn)象普遍重視不夠。小范圍的浮籠對(duì)樁基質(zhì)量影響不大，1 m左右的浮籠能夠通過(guò)采取措施下降回去，但超過(guò)1 m的浮籠將比較難以處理，可能導(dǎo)致后期重新鉆孔施工。

因此，現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)掌握鋼筋籠浮籠的原因、處理措施以及預(yù)防對(duì)策等，從而更好地在早期即進(jìn)行鋼筋籠浮籠控制，避免發(fā)展為難以處理的質(zhì)量事故，從而保證工程的樁基施工質(zhì)量。

本文結(jié)合實(shí)際的工程案例，分析了施工現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠浮籠的可能原因，并逐一進(jìn)行分析，同時(shí)也較為全面地總結(jié)了相應(yīng)的鋼筋籠浮籠預(yù)防對(duì)策，對(duì)于類(lèi)似的情況可起到一定的參考作用。