鉆孔灌注樁施工過程中的浮籠原因與預防對策

潘黎萍

上海市建筑學會 上海 201112

樁基是工程中常見的一種基礎形式。隨著我國建設工程的快速發展，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用樁基礎[1-4]。在所有的樁基礎類型中，鉆孔灌注樁又是最為普遍和常見的一種樁基形式。

鉆孔灌注樁具有施工振動小、噪聲低、無擠土效應等特點，適用于各種地質條件，施工工藝成熟，施工質量較有保證，同時所需的施工機具也較為簡單，操作方便，形成的混凝土樁體承載力高，對于樁基承載力要求較高的大型建（構）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，深達數十米，施工時大部分在地表以下進行，無法做到直接觀察，而且灌注成樁后一般也無法進行開挖驗收，現場施工時大部分依賴技術人員的經驗或者吊錘等間接手段，特別是對于長樁、大樁來說，在各個施工環節中若出現問題，則將直接影響樁基成樁質量，繼而影響整個工程的進度和質量，甚至造成嚴重的質量事故和經濟損失[7-8]。

因此，在鉆孔灌注樁的施工過程中，應透過現象看本質，科學分析各個環節出現異常情況的原因，總結經驗教訓，并提出有效的預防手段或措施，從而從根源上降低樁基施工時發生事故的概率，保證工程施工質量。

本文以上海某住宅建設工程施工為例，對現場進行鉆孔灌注樁施工時出現的鋼筋籠上浮現象進行分析和研究，追根溯源，層層分析鋼筋籠上浮的可能原因，并針對最有可能的原因采取針對性的措施，從而驗證了分析過程的正確性，最終從根源上解決了本工程鉆孔灌注樁施工時的浮籠問題。

1 工程概況

某住宅建設工程位于上海市閔行區，主要包括6棟18層高層住宅以及部分低層配套用房，6棟高層住宅編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#，地下室整體2層，部分區域為1層。建筑上部結構設計采用框架剪力墻形式，設計基礎形式主要為筏板＋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21～34 m不等，樁身混凝土強度等級設計為C35，鋼筋籠主筋為12φ25 mm，箍筋為φ12 mm@100 mm/250 mm。工程項目樁基數量較多，現場主要采用旋挖鉆機成孔。

2 施工現場浮籠情況介紹

在該項目的建筑樁基施工過程中，在施工至6棟高層住宅的4#樓棟范圍樁基時，鋼筋籠發生了較為普遍的浮籠現象，大多數吊筋已被撐出地面，經現場測量，鋼筋籠上浮約達40 cm。

在這之后，現場技術人員應立即報告項目技術負責人并會同監理方，因考慮時間原因，在經簡單的分析研究后，采取了控制澆灌速度、抖動導管、改善泥漿質量等技術措施，使鋼筋籠上浮現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程中，浮籠現象時有發生。鋼筋籠產生上浮現象的原因較多，相關技術專家和學者對此也已有較多的分析。但就本工程而言，浮籠發生時較為突然，若不采取合理的處置措施，輕則影響樁基成形質量，導致承載力不足需要補樁，重則導致斷樁、廢樁等嚴重質量事故。因此，鋼筋籠浮籠現象應引起足夠的重視，需要分析其原因并采取預防措施。

對于此次浮籠現象的發生，相關技術人員經層層分析，認為可能的原因有如下幾種：

1）混凝土的坍落度較小，流動性不足，導致灌注混凝土時對鋼筋籠的摩擦力大于鋼筋籠的自重，繼而使鋼筋籠上浮。

2）導管上提時沒有順直上升，出現偏斜情況卡住了鋼筋籠，導致鋼筋籠跟隨導管上浮。

3）灌注時的泥漿相對密度太大，形成的泥皮過厚，當灌注速度較快時，泥漿的流速也較快，從而在孔內向上流動時增加了泥漿對鋼筋籠的上托力，促使鋼筋籠上浮。

4）鋼筋籠上端的吊筋在成孔的孔口沒有固定牢固，導致當工人在提升導管時，鋼筋籠被導管掛住而被一起抬升，出現鋼筋籠上浮現象。

5）初灌的混凝土處于孔內已灌注混凝土液面的上部，當現場長時間沒有繼續灌注混凝土時，此部分初灌混凝土若出現坍損大、離析或初凝等現象，將導致混凝土的流動性降低，后續灌注混凝土液面上升時，由于上部初灌混凝土與鋼筋籠已有部分凝結，故有可能帶動鋼筋籠上浮。

以上是施工現場最有可能的浮籠原因，但不排除還有其他的可能，后續也采用了頭腦風暴的形式組織了針對性的討論，這里不再贅述。

針對上述5種原因，項目部技術人員從施工準備階段開始，重新梳理了每一道施工工序的技術要點，具體梳理過程如下：

1）查詢灌注混凝土的配合比單，發現混凝土坍落度為190 mm，同時現場從罐車里倒出部分混凝土進行坍落度測試，實測坍落度值為196 mm，與配合比單所寫數值較為接近，且兩者都符合JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》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）經現場確認，導管順直度良好，且導管中心基本處于成孔的中心位置，工人操作也較為規范，沒有出現野蠻施工的情況，導管上提時出現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）對于灌注時的泥漿相對密度，現場技術人員采用比重計對孔內泥漿進行了測量，經實測，現場泥漿相對密度為1.2，考慮工程地質與實際情況，該數值完全符合現場施工要求和相關規范的設計要求。同時，該數值也與攪拌站出具的配合比單中的數值基本相符，不存在泥漿太濃的問題。另外，現場技術人員對混凝土的灌注速度也有相應控制，因此可以排除第3種上浮原因。

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

5）據調查，現場在灌注4#樓棟范圍的樁基混凝土時，在第2車混凝土澆筑完成后，運輸第3車混凝土的罐車在途中因為陷入路邊泥灘而耽誤時間約0.5 h，到達樁基現場后技術人員聯合試驗人員對混凝土坍落度進行了現場檢測，未見明顯初凝現象，于是迅速繼續進行了灌注施工，不久后便發生鋼筋籠上浮現象。經綜合分析判斷，鋼筋籠上浮確認為上述第5種原因，即鉆孔中已灌注的上部混凝土經較長時間后坍損較大，并與鋼筋籠已有部分凝結，從而導致混凝土液面上升時，帶動鋼筋籠上浮。

4 浮籠處理措施

鋼筋籠浮籠現象在橋梁樁基等施工過程中較為常見，一般上浮幾厘米或十幾厘米的情況，對樁基的使用性能影響不大，應采取防止鋼筋籠繼續上浮的措施。本工程鋼筋籠整體上浮約40 cm，上浮程度不算很大，技術人員當場安排操作工人放慢混凝土的澆筑速度，并反復地利用機械將導管進行上下提落，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，其間應準確計算導管埋深和已澆筑混凝土的液面標高，提起導管的速度務必要慢，切不可因浮籠問題使導管脫出混凝土液面，造成斷樁事故。

5 浮籠預防對策

針對鋼筋籠上浮的可能原因，為及時科學地應對現場突發情況，在實際的鉆孔灌注樁施工過程中，可采取如下預防對策。

5.1 加強清孔，控制泥漿相對密度

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

2）在灌注混凝土施工過程中，防止混凝土從灌注漏斗內溢出，從而使泥漿因摻入水泥而變稠，導致泥漿相對密度增大。

5.2 適當改造鋼筋籠，提升抗浮能力

1）在鋼筋籠的制作過程中，可以將鋼筋籠主筋延長至成孔孔底，并將末端的鋼筋適當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）在保證樁基設計承載能力的前提下，適當減少鋼筋籠下部的箍筋或加強筋，從而降低混凝土上升時與鋼筋籠體的摩擦力。

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

5.3 嚴控混凝土質量

1）在灌注施工前，應嚴格控制混凝土拌和物的流動性或坍落度、初凝時間等參數，優先選用初凝時間較長的水泥品種，并適當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。混凝土中粗骨料的最大粒徑不得超過40 mm。

2）在施工過程中盡量縮短灌注時間，在不利條件下可適當使用緩凝劑，延遲混凝土的凝結時間，避免上部初灌混凝土過早凝結而與鋼筋籠連為一體。

5.4 規范混凝土的灌注操作

1）在現場施工過程中，應按規范的相關要求，合理計算首批混凝土的數量和灌注漏斗的高度，要求導管底口埋入混凝土的深度≥1 m。在灌注φ1.5 m樁基時，保證有2.7 m3的蓄料斗；在灌注φ1.2 m樁基時，保證有2.0 m3的蓄料斗。下料后可采取將導管回插10 cm的方法來保證埋管的深度。

2）在現場灌注施工開始后，應連續不斷地進行施工，避免長時間等料情況的發生，中途不得暫停。同時，應盡量縮短導管拆除時間，一般控制不超過15 s。

5.5 合理控制導管埋深

1）在灌注施工過程中，應用測繩經常測量孔內混凝土頂面的標高，掌握上升速度并做記錄。及時提升導管、拆除導管。現場嚴格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土向上翻升的速度，降低對鋼筋籠的攜帶能力。

2）在提升導管時，應保持導管軸線豎直和位置居中，逐步緩慢提升。如導管法蘭盤卡掛在鋼筋籠上，可以適當地轉動導管使其脫離鋼筋籠，再將導管移至鉆孔中心位置后緩慢上提。

6 結語

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

因此，現場人員應掌握鋼筋籠浮籠的原因、處理措施以及預防對策等，從而更好地在早期即進行鋼筋籠浮籠控制，避免發展為難以處理的質量事故，從而保證工程的樁基施工質量。

本文結合實際的工程案例，分析了施工現場鋼筋籠浮籠的可能原因，并逐一進行分析，同時也較為全面地總結了相應的鋼筋籠浮籠預防對策，對于類似的情況可起到一定的參考作用。