灌注樁鋼筋籠上浮“病害”防治

王紅星

上海建科工程咨詢有限公司，中國·上海 200000

1 引言

鉆孔灌注樁從樁機就位→成孔→一次清孔→下鋼筋籠→二次清孔→混凝土澆注→成樁，全過程有多處容易出現質量問題。浮籠“病害”是在樁混凝土澆注過程中經常產生的問題。

2 什么叫混凝土灌注樁鋼筋籠上浮

混凝土灌注樁成孔后下放鋼筋籠至設計標高，然后在鋼筋籠中間下放導管至距離孔底300～600 處，順導管澆灌混凝土。在澆灌混凝土過程中，鋼筋籠隨著混凝土的澆灌向上整體移動，從而高出設計要求標高，此叫鋼筋籠上浮。鋼筋籠上浮是混凝土灌注樁施工過程中的常見病和多發病。

3 混凝土灌注樁鋼筋籠上浮的危害

鋼筋籠的配筋大小由設計計算確定。設計根據樁型不同鋼筋籠豎向鋼筋分全樁設置，或由上而下遞減設置。一般情況下，端承樁沿樁長通長設置，而摩擦樁則由樁頂向樁底豎向遞減設置。鋼筋籠籠頂標高（鋼筋籠頂部加強環處）為設計樁頂標高。籠頂以上伸出的鋼筋籠主筋將來錨入承臺或主樓混凝土筏板內。

3.1 端承樁鋼筋籠上浮的危害

按設計規范要求：端承樁鋼筋籠豎向主筋通長設置。樁頂承受的壓力通過鋼筋混凝土灌注樁樁體直接傳至樁底持力層。例如，鋼筋籠上浮，勢必在樁底將產生一段混凝土素樁，此段素樁將無法承受由上部傳來的巨大荷載，從而被壓碎造成工程質量事故。

3.2 摩擦樁鋼筋籠上浮的危害

混凝土灌注摩擦樁一般樁長較長，通過較長的摩擦側面提供摩擦力，從而抵抗樁頂下傳的巨大荷載。樁載面承載力，由樁頂隨樁側面加長摩擦力而逐漸減少，此也是樁載面配筋遞減的原因。例如，鋼筋籠上浮，原設計鋼筋籠變載面處的樁體配筋將不足，樁體勢必無法承載相應的荷載，從而在原設計鋼筋籠變截面處的樁體截面、至浮籠后實際鋼筋籠變截面的樁體截面，此段長度內樁體將可能被壓壞，從而可能造成工程質量事故，也或減少工程使用年限。

3.3 抗拔樁鋼筋籠浮上浮的危害

抗拔樁鋼筋籠浮上浮的危害，與論文上段分析的“摩擦樁鋼筋籠上浮的危害”中的摩擦樁受力相反，但鋼筋籠上浮造成的危害原理相同。

3.4 端承摩擦樁和摩擦端承樁鋼筋上浮的危害

此兩種樁型鋼筋籠上浮的危害可參考端承樁和摩擦樁分析理解，不再輟述。

4 鋼筋籠上浮產生的原因

鋼筋籠上浮的原因有多種，但主要原因有以下幾點。

4.1 鋼筋籠標高定位錯誤

鋼筋籠標高定位是根據設計樁頂標高、現場樁孔護筒頂標高、吊筋長度而計算確定的。由于施工原因，護筒頂標高的量測、吊筋長度計算等環節出現錯誤，導致鋼筋籠下放定位錯誤。本文認為此種原因生產的“浮籠”，不是真正意義上的浮籠，此后章節不再就此種“浮籠”的防治展開論述。

4.2 混凝土對鋼筋籠產生的浮力

根據牛頓浮力定律，鋼筋籠浮力等于埋入混凝土中的鋼筋籠的鋼筋體積所排開混凝土的重量。而灌注樁剛開始灌注混凝土時，埋入混凝土中的鋼筋籠的鋼筋體積又非常有限，所以混凝土產生的浮力也非常有限，因此浮力不是產生鋼筋籠上浮的主要原因。

4.3 混凝土對鋼筋籠的粘結力

混凝土對鋼筋籠有一定的握裹力、粘結力和一定的摩擦阻力，在此我們通稱為混凝土對鋼筋籠的粘結力。當灌注樁初灌混凝土時，初灌的混凝土由于對鋼筋籠的粘結力作用，鋼筋籠和初灌混凝土可能形成一個整體，隨著灌注混凝土量的增加，通過導管底口涌出的混凝土推動前期灌注的混凝土向上移動，而前期混凝土與鋼筋籠成為一體，從而一起向上移動，造成鋼筋籠浮籠。

論文認為鋼筋籠的混凝土粘結力是造成浮籠的主要原因。

4.4 混凝土坍落度對鋼筋籠浮籠的影響

混凝土坍落度對鋼筋籠浮籠有一定的影響，通俗地講也就是混凝土的稀稠對鋼筋籠浮籠有影響。混凝土坍落度對鋼筋籠浮籠的影響，其實是鋼筋籠浮力和粘結力的綜合體現，混凝土坍落度越小就是混凝土越稠時，浮力和粘結力就越大，越容易造成浮籠，反之，則不容易浮籠。

4.5 鋼筋籠自重對浮籠的影響

由前幾個原因可知，當浮力和粘結力大于鋼筋籠自重時，將產生浮籠，反之將不會浮籠，所以一般樁長較短、鋼筋籠較輕的容易浮籠，反之，樁長較長、鋼筋籠較重的將不易產生浮籠，由此，浮籠現象多產生于短樁，而樁長較長的摩擦樁則不容易產生浮籠。

5 鋼筋籠浮籠的防治

根據前面鋼筋籠浮籠的產生原因，對防治鋼筋籠上浮應有以下幾種方法。

5.1 蹲籠

當鋼筋籠上浮后，通過反復多次提放混凝土導管，打破混凝土對鋼筋籠的粘結力，鋼筋籠通過自重同時也可以在籠頂加一向下的外力，使鋼筋籠向下位移至設計標高。

5.2 混凝土坍落度的控制

前文已論述，混凝土坍落度對鋼筋籠上浮會造成影響，所以灌注混凝土時控制好混凝土的坍落度也是防治鋼筋籠上浮的一個有效的手段。建議初灌混凝土易用坍落度偏大的混凝土，從而減小開始時的浮力和粘結力，對防治鋼筋籠的上浮有一定的好處。

5.3 混凝土灌注過程中的控制

控制好混凝土灌注過程，對鋼筋籠浮籠也有很大的作用。當滿足樁基混凝土初灌量時，前期混凝土灌注不宜太快，在合理的范圍內盡可能慢注，當混凝土灌注到一定量時勤提升導管，在滿足施工規范要求下，導管下口盡可能上移，同時也建議反復多次震提導管，當確定鋼筋籠確實不浮動后，正常灌注。

5.4 鋼筋籠底加強箍上加焊“十字”交叉鋼筋

此種做法是根治鋼筋籠上浮的最好方法，也是本文極力推薦的方法，作者在工程中已很好的應用。具體做法是：在鋼筋籠最下面也就是接近籠底的加強箍上加焊一個“十字”交叉鋼筋，如圖1所示。

圖1

鋼筋籠最底加強箍一般距籠底在200mm 左右。當樁初灌混凝土時，導管下口正好對準十字交叉鋼筋的中心，初灌的混凝土正好沖擊十字交叉鋼筋，由于初灌混凝土沖擊力很大，遠遠大于鋼筋籠上浮的浮力和粘結力，所以鋼筋籠根本不會產生上浮，當混凝土灌注到一定程度時，提升導管——上移導管下管口，進入正常灌注。

5.5 采用剛性吊桿

下放樁基鋼筋籠時，為了控制籠頂標高，一般用兩條計算好長度的鋼筋吊掛在樁孔口護筒頂，然而當鋼筋籠浮籠后，因吊筋很柔無法阻止鋼筋籠上浮，如，在此用剛性吊桿代替吊筋，當鋼筋籠上浮時由剛吊桿頂住籠體，阻止上浮，此也是解決鋼筋籠上浮的一個有效辦法。

6 幾種防治方法的優缺點

以上防止浮籠的方法各有優缺點，在工程中施用的頻率也各有不相同，施用的效果也各有不相同，在工程中建議視不同情況不同時候采用不同的方法使用。

6.1 蹲籠的優缺點

蹲籠是工程中最常用的防浮籠的方法，此方法是在已發生浮籠后采用，方法簡單實用。在浮籠不是很嚴重時可以達到比較滿意的效果，但是如是浮籠過大，此方法很難完全解決已上浮的危害，可能給工程造成死癥。同時蹲籠的過程中也容易損壞鋼筋籠，給工程帶來質量隱患，所以此方法是亡羊補牢，不得已而為之的方法。

6.2 控制混凝土坍落度和灌注過程防止浮籠的優缺點

用控制混凝土坍落度和控制混凝土灌注過程來防止鋼筋籠上浮，為過程控制，且此兩種方法不宜單獨使用，大多作為一個簡單的施工措施控制使用，現場特意去使用此兩種方法的任何一種也不多，此兩種方法都不能最根本解決浮籠問題。

6.3 鋼筋籠底加強箍上加焊“十字”交叉鋼筋防止浮籠的優缺點

此方法簡單易行，能有效地解決鋼筋籠上浮問題，是比較先進和未被人們發現的一種方法，正因為還未被人們發現，所以在過程中鮮有用到，此方法可單獨解決浮籠問題，不需和其他方法一起使用，如和其他方法一起使用效果會更好。

6.4 采用剛性吊桿防止浮籠的優缺點

此方法也是根治浮籠的有效方法之一，且剛性吊桿也可以重復使用，但剛性吊桿的制作和安裝較復雜，特別是空孔較長時也不宜制作，目前工程中用之較少。此方法不需和其他方法一起使用，也可以單獨解決浮籠問題。

7 結語

綜上所述，防治鋼筋籠上浮，應結合工程現場具體情況，采取有效可行的方法。論文建議依次是：鋼筋籠底加強箍上加焊“十字”交叉鋼筋；采用剛性吊桿；控制混凝土坍落度與灌注過程；蹲籠。