小直徑鉆孔灌注樁鋼筋籠上浮通病防治技術研究

陳明福

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

0 引言

樁基礎施工中鉆孔灌注樁混凝土澆筑施工質量直接影響樁基工程的整體質量，同時也對上部承臺及主體結構有著安全質量上的影響，并且也影響整個工程的施工進度。鋼筋籠上浮是小直徑鉆孔灌注樁施工過程中常見的質量通病［1］，現場通過運用防止灌注樁鋼筋籠浮籠的管件以及控制灌注樁混凝土流量的漏斗，成功解決了鋼筋籠上浮的問題，滿足施工規范，保證施工質量，保證工期，節省經濟，可為其他工程小直徑鉆孔灌注樁施工提供參考。

1 工程概況

重慶望變電氣（集團）股份有限公司 10 萬 t 非晶帶材及高磁感鐵芯材料項目，位于重慶市長壽區晏家經濟技術開發區，總建筑面積 8.6萬 m2，為電工鋼生產場區新材料基地。

工程內容包括兩棟鋼結構單層廠房及框架結構生產輔房、綜合樓、環境道路、綜合管網、設備基礎、室內外消防、給排水、電氣照明工程。主廠房結構體系為鋼排架結構，基礎采用旋挖成孔灌注樁，施工區域位于高邊坡回填場區［2］，樁長采用有效樁長及入巖深度雙控，設計樁徑 600 mm，縱向鋼筋保護層厚度 50 mm，樁長 9～28 m，本工程樁基共 2 166 根。

2 鋼筋籠上浮的影響

1）JGJ 106-2015《建筑樁基檢測技術規范》規定聲測管沿樁身通長配置；超聲波法及鉆芯法檢測實測樁長不小于施工樁長［3］。鋼筋籠上浮必將攜帶聲測管浮升，導致聲測樁長不足。

2）鋼筋籠上浮嚴重會造成塌孔或斷樁，且影響樁基整體承載能力，必然導致返工損失。

3）鋼筋籠上浮影響樁基承載力，直接影響主體結構的質量，存在重大安全隱患。

3 控制鋼筋籠上浮原理

通過現場調查發現小直徑灌注樁鋼筋籠上浮主要是在混凝土澆筑過程中，由于混凝土下料速度過快，混凝土上返沖擊力大，對上部混凝土及鋼筋籠產生過大的頂推力導致浮籠［4］。通過防止灌注樁鋼筋籠浮籠的管件一端與鋼筋籠頂端連接，另一端與混凝土灌注平臺連線，運用平臺荷載以及混凝土澆筑的沖擊荷載抵抗鋼筋籠上浮。同時利用控制灌注樁混凝土流量的漏斗控制混凝土下料速度，從根本上解決鋼筋籠上浮。

4 施工操作

4.1 防止灌注樁鋼筋籠浮籠的管件的制作

防浮籠管件采用 4 根直徑 48.3 mm×3.6 mm× 1 000 mm 的鋼管與旋轉扣件組成，兩端采用φ8 的鋼筋、直徑 555 mm 的鋼筋圓環焊接，通過旋轉扣件來調節管件的長短，鋼筋圓環來固定管件防止偏移，并且注意防止在操作過程中出現失誤導致管件落入樁內，如圖1 所示。根據鋼筋籠頂部箍筋至護筒頂高度，調節管件長度，將旋轉扣件螺栓擰緊，一端套在鋼筋籠主筋上，頂在箍筋上，另一端頂在護筒口灌注平臺底，如圖2 所示。

圖1 防浮籠管件三維圖

圖2 防浮籠管件加工圖

4.2 控制灌注樁混凝土流量的漏斗的制作

活門漏斗由混凝土料斗本體以及 10 mm 厚鋼制月牙板及導管蓋板組成，如圖3 所示。

圖3 漏斗平面圖（單位：mm）

月牙板可以根據不同樁深、樁徑進行調整，通過調整料斗下料截面控制混凝土流量，月牙板用鋼筋圈固定在料斗與導管口連接處，料斗內配置與月牙板形狀相配合的導管蓋板，導管蓋板下部焊接三根鋼筋柱作為限位器，保證蓋板垂直升降而不會發生位移。活門漏斗的工作原理是通過月牙板調整料斗下料截面從而控制混凝土流量，與之相配合的導管蓋板是通過調整活門的開啟度控制混凝土的流速，如圖4 所示。

圖4 漏斗剖面圖（單位：mm）

4.3 具體施工過程

現場鉆孔施工經甲方監理驗收合格后吊裝鋼筋籠，鋼筋籠吊裝過程中應保持鋼筋籠垂直安裝，避免刮蹭孔壁造成泥土脫落。吊裝施工完畢后，待澆筑混凝土前，首先在料斗上安裝月牙板以及導管蓋板，活門的開閉利用現場吊車進行操作。通過計算混凝土灌注時上返力對鋼筋籠的攜帶力［5］，如式（1）所示：

式中：g為重力加速度；rc為混凝土容重；s為鋼筋籠正面積；v為混凝土上返速度；C為阻力系數。由此可知混凝土上返速度對鋼筋籠的上浮力至為重要［6］。本工程樁徑小，每延米理論混凝土量 0.283 m3，灌注過程中導管內混凝土出料量必須控制其上返速度不超過 0.85 m/min，以降低超壓力。因此澆筑混凝土工程中通過調整導管蓋板控制混凝土流速［7］。

隨后根據鋼筋籠頂部加勁箍至灌注臺架高度，調節抗浮籠管件長度，用旋轉扣件擰緊固定。然后將抗鋼筋籠浮籠的管件一端套入鋼筋籠主筋，頂在加勁箍上，另一端與灌注平臺上加焊的短鋼管固定，以直角扣件連接，利用灌注平臺自重及混凝土灌注過程中產生的沖擊荷載抵抗鋼筋籠上浮，如圖5 所示。

圖5 防浮籠管件工作原理圖

活門漏斗以及抗浮籠管件安裝完畢，做好混凝土澆筑施工準備工作后進行混凝土灌注，灌注中根據現場實際情況混凝土經過自流、汽車泵等方式進入集料斗［8］，然后流經導管形成混凝土灌注。灌注開始后，用吊車打開漏斗活門，混凝土灌注應連續不斷地進行，要及時測量孔內和導管內混凝土面的高度，并認真填寫混凝土灌注記錄表。根據導管在孔內的隨機長度，計算導管在混凝土中的埋深，并將埋深控制在 2～6 m。同時，根據測得混凝土面高度變化以及所用時間計算混凝土上返速度。當混凝土上返速度過快，超過 0.85 m/min 時，吊車適當放松吊具，導管蓋板因料斗內混凝土自重而自動下降，與月牙板共同配合，達到控制通過料斗進入樁內混凝土的流量及流速，如圖6 所示。

圖6 活門漏斗工作原理圖

導管埋深超過上限值或導管內混凝土外溢下降困難時，卸下超過需要高度的導管，將其沖洗干掙后碼放備用，盡可能縮短拆除導管的時間，提升導管時，應避免導管傾斜或刮碰鋼筋籠。灌注完畢后，應緩慢提升最后一節導管，當其將要離開混凝土面時，要抖動幾次導管，以防造成樁心不密實或夾泥，影響樁的質量。導管提出后，根據實際灌注的混凝土總量，反算擴孔率和平均樁徑，并記入原始記錄。

5 實施效果

經現場跟蹤調查，采用防止鋼筋籠上浮管件以及控制混凝土流量漏斗后，混凝土灌注樁鋼筋籠上浮問題得到了良好的解決。現場通過隨機抽取一定天數以及一定數量的灌注樁進行確定具體實施效果，如表1 所示。

表1 灌注樁鋼筋籠上浮情況檢查表

通過檢查表得出采用防止鋼筋籠上浮管件以及控制混凝土流量漏斗后，鋼筋籠上浮情況得到控制，取得良好效果，如圖7 所示。

圖7 灌注樁成品圖

6 經濟效益

防浮籠管件以及控制流量的漏斗的運用加強了質量預控和過程工藝控制，大幅度提高了一類樁比例，杜絕了鉆孔灌注樁由于鋼筋籠上浮導致的塌孔、斷樁、樁基承載力不足等質量問題及由此所導致的檢測費、人工費、材料費等額外浪費［9］，如表2 所示。

表2 經濟效益表

綜上所述，防浮籠管件以及控制流量的漏斗的運用不但提高質量，控制浮籠。而且還極大地節省了因鋼筋籠上浮而產生的各種額外費用，經濟效益顯著。

7 結語

采用防浮籠管件以及控制流量的漏斗是一種便利的方法，優點在于所采用的的輔材要求低，制作簡單，操作方便。同時，該技術的研發已形成專利成果“一種用于防止灌注樁鋼筋籠浮籠的管件”獲得國家實用新型專利（專利號 ZL2017 2 0732966.3）［10］。該技術能夠有效地解決鋼筋籠上浮的質量問題，從而能夠節省處理浮籠樁基的時間，節省成本，值得推廣。Q