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

高彬彬，盤(pán)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(cè)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(diǎn)
Main TreatmentMethodsand Key Pointsof Broken Pileof Bored Pile in Bridge Engineering

高彬彬1，盤(pán)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(cè)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(shí)例，按照灌注過(guò)程中斷樁處理、灌注成型后的斷樁處理以及設(shè)計(jì)變更補(bǔ)救措施等三方面對(duì)斷樁處理的主要方法及其要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)介紹，以期對(duì)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(shè)計(jì)補(bǔ)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(duì)斷樁事理不當(dāng)，不僅存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，而且高昂的處理費(fèi)用與較長(zhǎng)的處理周期都是工程建設(shè)項(xiàng)目所不能接受的。四川省某大型交通路橋工程項(xiàng)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(chǔ)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(jì)達(dá)到1100余孔，施工期間由于受到多種因素影響導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)起斷樁，經(jīng)處理并經(jīng)地方省級(jí)公路工程技術(shù)質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)，均評(píng)定為Ⅰ類樁。本文結(jié)合該項(xiàng)目斷樁處理經(jīng)驗(yàn)，參考了國(guó)內(nèi)其他同類公路橋梁工程中斷樁事故的處理經(jīng)驗(yàn)對(duì)斷樁的主要處理方法及其要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)介紹，以期對(duì)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(fù)灌法處理斷樁示意圖

1　混凝土灌注過(guò)程中的斷樁處理

1.1清孔復(fù)灌

所謂清孔復(fù)灌是指樁基剛開(kāi)始灌注混凝土下料量不大、成樁長(zhǎng)度較小時(shí)出現(xiàn)異常（例如導(dǎo)管受損破壞、混凝土工作性能異常）導(dǎo)致無(wú)法正常繼續(xù)灌注時(shí)迅速停止下料并拔出鋼筋籠后對(duì)樁基內(nèi)部進(jìn)行清理后重新開(kāi)盤(pán)灌注混凝土的處理方法。需要注意的是清孔時(shí)若采用旋挖機(jī)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(jī)時(shí)應(yīng)注意控制落錘高度避免因沖擊過(guò)大對(duì)孔結(jié)構(gòu)造成其他影響［3］，但當(dāng)混凝土灌注量較大鋼筋籠無(wú)法拔出時(shí)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(jī)進(jìn)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?xí)r務(wù)必對(duì)孔底沉渣厚度與泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，滿足要求后方可進(jìn)行二次灌注。

另外當(dāng)混凝土灌注量較大鋼筋籠無(wú)法提出，但樁基處地下水位較低、樁基內(nèi)部無(wú)滲水、輕微涌水時(shí)還可將導(dǎo)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(dǎo)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(hù)壁較差樁孔不穩(wěn)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意合理選擇清水還是專門配制的泥漿）繼續(xù)開(kāi)盤(pán)灌注混凝土，需要注意的是新開(kāi)盤(pán)首批次混凝土可適當(dāng)提高膠凝材料用量與砂率，待恢復(fù)正常澆筑后再調(diào)成正常配合比即可。

1.2二次拔球復(fù)灌

當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土工作性能異常無(wú)法下料或者在灌注過(guò)程中因操作不當(dāng)將導(dǎo)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(dǎo)管還能插入時(shí)可采用二次拔球復(fù)灌法，所謂二次拔球復(fù)灌法主要是指導(dǎo)管亮封后采取措施將導(dǎo)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(shè)計(jì)標(biāo)高的斷樁處理方法，其示意圖見(jiàn)圖1，具體操作如下。

（1）通過(guò)測(cè)錘準(zhǔn)確測(cè)定混凝土灌注標(biāo)高，將導(dǎo)管插至離混凝土表面約30～40cm的高度，采用隔水盤(pán)（一般施工時(shí)采用稍大于導(dǎo)管直徑的鐵質(zhì)圓盤(pán)一端與卷?yè)P(yáng)機(jī)或者吊機(jī)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(dǎo)管埋深大于h1的要求（V的計(jì)算及其要求見(jiàn)式①），待一切準(zhǔn)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(shí)則可安排混凝土運(yùn)輸車一旁等候，待拔球后立即快速向料斗中補(bǔ)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(dǎo)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(dǎo)致存在泥漿混凝土混合層厚度加厚，導(dǎo)管最小埋置深度要適當(dāng)增加，澆筑完成的樁基標(biāo)高也要高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，增加的深度和超灌高度均不得少于h3。

由于該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，應(yīng)用較為廣泛，該項(xiàng)目就曾按照此類方法處理過(guò)兩根樁基，最終經(jīng)省級(jí)交通工程質(zhì)量檢測(cè)單位檢測(cè)均評(píng)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(jìn)行接樁處理

2　灌注成型后的斷樁處理

2.1接樁處理

當(dāng)樁基混凝土灌注量較大成樁長(zhǎng)度較長(zhǎng)、距離設(shè)計(jì)標(biāo)高差距不大時(shí)出現(xiàn)意外導(dǎo)致混凝土無(wú)法灌注形成斷樁時(shí)，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(dāng)樁基處在江水水面以下時(shí)，可下放鋼套箱作為圍堰，采用長(zhǎng)臂挖機(jī)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(jìn)行澆筑至原設(shè)計(jì)標(biāo)高，待早期強(qiáng)度滿足要求后拆除模板與套箱即可，具體見(jiàn)圖2。當(dāng)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(shí)也可以采用該方法，另外當(dāng)封底混凝土灌注較為困難時(shí)也可采用大功率水泵進(jìn)行降水。

（2）當(dāng)樁基處在灘涂或者干燥地層，無(wú)明顯涌水、滲水或積水時(shí)則處理更為簡(jiǎn)單，直接開(kāi)挖至斷樁處，將樁頭鑿毛清理干凈后直接關(guān)模采用相同配合比澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高即可，需要注意的是當(dāng)樁基所處地層不穩(wěn)時(shí)可用大型鋼筒進(jìn)行圍擋或者支架作為支撐，對(duì)穩(wěn)定性較差的土層進(jìn)行加固支撐，可以增加放坡度開(kāi)挖從而節(jié)約開(kāi)挖量，降低處理成本。

2.2缺陷段混凝土置換處理

當(dāng)樁基混凝土灌注完成后經(jīng)檢測(cè)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(dǎo)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(jìn)行置換后仍能確保樁基滿足原定設(shè)計(jì)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(jiàn)圖3 b）

圖3　常見(jiàn)的缺陷段混凝土置換處理方法示意圖

架設(shè)“扁擔(dān)梁”（扁擔(dān)支撐可采用在待處理樁基兩邊打下鋼護(hù)筒，要求鋼護(hù)筒與樁基中心點(diǎn)處在同一條直線上，架設(shè)扁擔(dān)梁對(duì)缺陷段以上混凝土結(jié)構(gòu)提供足夠支撐，扁擔(dān)梁數(shù)量規(guī)格與鋼護(hù)筒規(guī)格與入地深度均應(yīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)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(kāi)挖豎井至缺陷斷面處，人工通過(guò)豎井抵達(dá)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(qiáng)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(dān)梁即可。

該方法使用過(guò)程中要特別注意扁擔(dān)梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)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(kāi)挖與使用過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)防控，且新澆筑的混凝土應(yīng)特別注意振搗密實(shí)，若振搗困難時(shí)可適當(dāng)對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化提高自密實(shí)性能，另外若缺陷段長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)置換段澆筑補(bǔ)償收縮混凝土。

（2）鋼護(hù)筒置換法（見(jiàn)圖3a）

當(dāng)樁基缺陷段深度較小地層為軟土層容易開(kāi)挖時(shí)采用置換法處理還可以不開(kāi)挖豎井，直接夯擊打入鋼護(hù)筒。利用鋼護(hù)筒作為樁基周圍的土層圍擋并為扁擔(dān)梁提供支撐，人工進(jìn)入鋼護(hù)筒內(nèi)開(kāi)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(qiáng)度滿足承載要求后拆除模板、鋼護(hù)筒、扁擔(dān)梁進(jìn)行回填即可。但當(dāng)樁基所在位置的地質(zhì)條件不是較為軟弱的土層，則鋼護(hù)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(shè)計(jì)樁長(zhǎng)70.4m，樁徑Φ1.0m，混凝土設(shè)計(jì)為C35水下混凝土，在澆筑過(guò)程中由于操作失誤導(dǎo)致導(dǎo)管亮封，灌注完成后經(jīng)檢測(cè)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(píng)定為Ⅳ類，經(jīng)該方法處理后經(jīng)檢測(cè)評(píng)定為Ⅰ類樁［5］。

（3）樁基內(nèi)部置換法（見(jiàn)圖3 c）

當(dāng)樁基直徑較大，或者開(kāi)挖豎井、夯擊打入鋼護(hù)筒較為困難時(shí)，可設(shè)置扁擔(dān)梁，并在樁基中心點(diǎn)采用風(fēng)鎬人工掘進(jìn)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(dāng)增加構(gòu)造鋼筋，若混凝土振搗困難時(shí)可采用導(dǎo)管頂升法輔助灌注，同時(shí)還可以適當(dāng)提高膠凝材料用量與砂率。需要注意的是人工掘進(jìn)過(guò)程中只能采用風(fēng)鎬等對(duì)樁基擾動(dòng)較小的方式，不得采用爆破、膨脹破壞等對(duì)原始樁基影響較大的方式進(jìn)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(zhǎng)39.5m，樁徑Φ2.5m，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30水下混凝土，在澆筑混凝土7d后進(jìn)行聲測(cè)，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(píng)定為Ⅲ類樁，施工單位采用該方法進(jìn)行處理后重新檢測(cè)評(píng)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(shí)應(yīng)特別注意對(duì)于扁擔(dān)梁-鋼護(hù)筒（在打入鋼護(hù)筒不便時(shí)可采用其他方式的支撐）承載體系的受力沉降驗(yàn)算、施工豎井或者人工掘進(jìn)通道的安全風(fēng)險(xiǎn)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(shè)計(jì)變更補(bǔ)救處理

當(dāng)樁基出現(xiàn)缺陷處理成本較高時(shí)，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(tái)或者底系梁進(jìn)行連接以彌補(bǔ)原樁基的承載力不足，也可增加樁基直徑縮短樁基長(zhǎng)度的做法來(lái)彌補(bǔ)樁基承載力不足，但此類方法牽涉到原有設(shè)計(jì)變更且處理成本偏高，處理周期過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)當(dāng)特別注意合理選擇具體的設(shè)計(jì)變更補(bǔ)救方案。見(jiàn)圖4。

圖4　缺陷樁基兩種常見(jiàn)處理辦法

4　結(jié)論

鉆孔樁基施工特別是混凝土灌注時(shí)極易受到各種因素的影響，斷樁事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)此應(yīng)根據(jù)質(zhì)量事故特點(diǎn)綜合考慮選擇技術(shù)科學(xué)可行、處理成本經(jīng)濟(jì)合理的處理方法，對(duì)事故樁基進(jìn)行處理后還是能夠滿足原有的設(shè)計(jì)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(dǎo)報(bào)，2012（26）：55-56.

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

［3］王輝，王學(xué)長(zhǎng)，侯強(qiáng).灌注樁基礎(chǔ)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(shí)例［J］.浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報(bào)，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(zé)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(shù)管理。