[摘要]钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点而被广泛应用于公路桥梁及其他工程领域。但是在施工过程中断桩现象时有发生，本文就钻孔灌注桩断桩的原因及处治作了简要分析。
[关键词]钻孔灌注桩 断桩 原因分析 处治
一、前言
近年来，随着经济发展，我省高速公路的建设也进入了一个高峰时期。由于我省属于山岭重丘区，因此在高速公路建设中，桥梁工程占了很大的比例，在公路桥梁工程中，钻孔灌注在桥梁基础工程施工中占了重要地位。由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，施工过程具有不可见的特性，所以经常会出现断桩导致桩基质量不合格的情况，出现断桩情况时，就必须重新钻孔，浇筑桩基础，不但耽误工期，造成重大经济损失，还因此影响声誉，给企业带来很不好的负面影响。本人结合多年的施工经验及桥梁施工技术规范的要求对桥梁钻孔灌注桩断桩的原因进行一些分析。
二、钻孔灌注桩断桩原因分析
断桩是指钻孔灌注桩在浇筑混凝土过程中，泥浆或沙砾进入桩基混凝土中，使桩基混凝土不能形成一个整体，分成两段或几段，导致混凝土变质或截面受损，从而使桩基础不能满足受力要求，断桩是比较严重的质量事故，对于形成断桩的原因，必须在施工初期就消除隐患，同时又要做好相应的措施，以预防事故的发生或一旦发生事故能及时采取相应补救措施。造成钻孔灌注桩基础断桩的原因有很多方面，归纳起来大概有以下几个方面：
1、混凝土质量：可以说，断桩的原因就是因为混凝土的质量不符合要求引起的。灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工最后一道关键性的工作，其施工质量严重影响桩的质量，必须注意以下几点：
（1）、混凝土材料的要求：做好原材料试验，所使用材料必须符合规范及设计要求，为了满足混凝土性能要求和防止卡管，本人认为钻孔灌注桩混凝土所用的碎石最好选用联合碎石机破碎的2#，3#，4#料，有条件的地方4#料可用河沙代替或混合更好，水泥可采用初凝时间较长的硅酸盐水泥。
（2）、认真做好水下混凝土配合比设计，由于水下混凝土对混凝土的和易性，流动性的要求比较高，因此要求混凝土具有较高的坍落度，《公路桥涵施工技术规范》中规定水下混凝土的坍落度为18～22，经实际工地施工情况来看，坍落度控制在20～22之间更能保证灌注桩混凝土的施工。
（3）、灌注混凝土做好现场配合比的调整工作，对现场材料进行试验，同标准配合比对比后，对施工现场配合比进行调整，以保证混凝土的质量。
（4）、必须保证首批混凝土数量，为了保证首批混凝土能将导管内水全部压出并满足导管初次埋入深度的要求，应计算确定漏斗的最小容积，混凝土必须拌合均匀，尽可能缩短运距和减少颠簸，防止混凝土离析而发生卡管事故，灌注混凝土必须连续作业，避免任何原因中断灌注。混凝土的拌制和运输必须满足连续作业的要求。
2、浇筑高度控制：在灌注过程中，由于没有控制好导管深度和孔内混凝土高度的关系，导管高程比混凝土面高而使孔内泥浆进入导管内，混凝土内形成夹层而导致断桩。这种情况主要是工地施工技术人员控制失误造成，特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，容易将泥浆中混合的坍土层误认为混凝土表面，因此，必须严格按照规范用规定的测身锤测量孔内混凝土表面，并认真核对，保证提升导管不出现失误，这就要求在施工时工程技术人员一定要认真负责，随时注意测量和记录孔内混凝土高度和导管入孔深度，以控制和保证导管埋入混凝土内有适当的深度，防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或埋入过浅，而使导管内进水造成夹泥断桩，也要防止导管埋入过深，造成管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住不能提升，导致中止灌注而断桩。埋管的埋置深度宜控制在2～4m，在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标，导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌注的混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已经较落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。
3、卡管：卡管是指在浇筑混凝土时输送管道被堵混凝土无法下到桩孔内造成卡管而导致断桩，在灌注混凝土时，卡管也是经常出现的情况，因此在施工前，必须做好相应的预防措施，一旦形成卡管，要迅速找出原因，按照相应的措施尽快排除故障。卡管形成的原因一般是导管埋置深度和混凝土质量造成的。在终孔后待钢筋笼安装就位，接着安装导管。导管应根据孔深确定导管长度。导管两端用法兰盘及螺栓连接，并垫橡皮圈保证不漏水。在浇注混凝土前必须检查导管的密封性，确保导管密封不渗水。还要注意检查导管之间的连接部位是否牢固，连接螺栓是否紧密可靠，以防止施工过程中导管突然断裂而形成断桩。将导管居中插入到离孔底0.2～0.3m(不得插入孔底沉淀的泥浆中)，导管上口接漏斗，并设隔水栓。待漏斗中混凝土储备量足够后，放开隔水栓，混凝土从漏斗底迅速下落，孔内水位骤涨外溢，说明混凝土灌入孔内。足够数量的混凝土将导管内水全部压出，并使导管下口埋入孔内混凝土内1.0m以上，随着混凝土不断通过导管灌入孔内，孔内初期灌注的混凝土及上面的水、泥浆不断被顶托升高，不断提升导管和拆除导管，直至钻孔灌注混凝土完毕。
4、坍孔：坍孔在灌注桩施工过程中经常发生，也是形成断桩的原因之一，在柱基础灌注混凝土时如果发生坍孔，坍入孔内的泥沙等就会进入桩基混凝土中而形成断桩，造成坍孔的因素也很多，其主要原因还是孔内泥浆造成的，因此在灌注桩混凝土施工过程中，必须控制好孔内泥浆的比重，《公路桥涵施工技术规范》中对各种土质的泥浆比重都做了比较详细的规定，其目的其实就是为了让工程技术人员能有一个技术指标，指导桥梁桩基础施工，以防止坍孔的发生，对桩孔来说，泥浆比重大一点，可以很好的保护孔壁，但泥浆比重太大，又会造成导管内混凝土无法顺利下到孔底，反而容易形成断桩，因此规范中对泥浆比重的规定是比较硬性的指标。泥浆最好采用优质纯粘土或膨润土；若没有好的纯粘土或膨润土，或者远运都困难，可掺配少量添加剂改善泥浆的性能。泥浆在钻孔中的作用：在孔内产生较大的静水压力，可防止坍孔；泥浆向孔外土层渗漏，在钻进过程中，因钻头的作用，孔壁表面形成一层胶泥，具有护壁作用，同时将孔外水流切断，能稳定孔内水位，防止坍孔的发生。
5、钢筋笼：在灌注混凝土过程中，由于导管的位置移动到孔边缘连接处法兰盘挂在钢筋笼上，使导管不能在混凝土中提升而形成断桩，此类情况一般在小直径的桩基础施工中比较常见，其原因是施工人员在提升导管时用力过猛，导管在桩孔内晃动引起，或是因为导管插入时的位置过于靠近孔壁引起，因此，在施工前，首先要检查导管是否处于桩孔的中心位置，并做提升下降以检验导管是否能自由上下，在施工过程中随时注意检查导管的位置，并交待机械操作人员在提升导管时不能猛提猛放，以防止导管被钢筋笼挂住的事故发生。
6、导管接头漏水和导管隔水塞下滑：
（1）导管分节接头胶垫垫的不平整或胶垫老化，导管接头法兰盘变形或连接不牢固，以及导管在使用前没有经过过水试压，导致在灌注混凝土期间导管漏水。水下混凝土只有首批混凝土与水接触，其他部分的灌注只要发生与水接触就形成断桩。
（2）浮球直径较小不规格或未挂牢固，首盘混凝土在料斗还没有装够混凝土（容量不够）的情况下，隔水塞滑落桩孔内,混凝土没有埋住导管，而造成导管进水断桩。
（3）施工中首先应做好设备检查试运行工作。选用250—300mm直径的导管，导管在使用前要经过过水试压，保证导管在使用过程中不发生漏水。
7、其他原因：在工程施工中，还应该注意一些不可预见的的影响因素，如停电、机械故障、安全问题等等也会导致施工过程终止而引起断桩的情况。在施工中我们应做足施工准备，做好施工预案，加强现场管理等工作确保施工顺利进行。
三、断桩的处治办法
1、及时处治法：及时处治可分为两种方法，具体要根据施工现场实际情况采用。一是对灌注过程中发现断桩情况的，必须迅速查明断桩部位和断桩时间，如果断桩部位离混凝土面较近，且导管可插入断桩部位以下的，可将导管插入断桩部位，继续灌注混凝土，在混凝土灌注至桩顶面时继续灌注，使断桩部位以上的混凝土全部排出桩孔外，此种方法在施工中比较适用，但断桩部位较难查明，没有确实根据时不宜采用。二是在无法查明断桩位置且导管无法插入到桩孔底部时，迅速提出导管，并用钻机将钢筋笼拔出，如果钢筋笼无法整体拔出的，可采用单根钢筋拔出，钢筋笼拔出后，马上对孔内灌注泥浆，重新进行钻孔作业，清除孔内的混凝土，采用此种办法的依据是：因为水下混凝土的配制都会添加缓凝剂，孔内混凝土在12小时之内不会凝固，如果钻孔及时，可在混凝土凝固前将孔内大部分混凝土清除，将工期，经济损失方面的影响降到最低。
2、原位复桩:对在施工过程之中及时发现或超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理，此种方法效果较好，但是难度较大，周期长，费用高，可根据工程的重要性，地质条件。缺陷数量等因素选择采用。
3、接桩法：发生断桩后，应准确测量到桩孔内混凝土面的位置，为处理事故提供可靠的数据。将导管提出桩孔外进行清理，用水冲洗干净，并检查接头是否变形，胶垫是否老化，发现问题及时校正和更换。在桩内原有混凝土初凝之前，重新下入导管，导管底部距原有混凝土面0.6~0.8 m,但必须测量准确混凝土面位置。先用泥浆泵抽排孔内混凝土面上的泥浆沉淀物，同时向孔内注入清水，再用高压水泵冲散孔内泥浆，这样能减少已浇注的混凝土结合面上的浓度。重新在导管顶端料斗中吊挂好隔水塞（浮球），将混凝土倒入混凝土料斗进行二次灌注，混凝土的灌注数量根据桩的直径计算容量，确定埋管深度，导管至少埋入混凝土中1.0 m以上,然后用钻机再将导管重新插入原有混凝土面（断桩前混凝土）中1.0m,恢复桩身施工。混凝土经导管输送到桩孔向孔底扩散，并迅速将导管下端埋设，同时由于混凝土的重量加下落速度，将导管内的水和泥浆压向孔底，对已灌注的混凝土结合面冲洗起到一定的作用，随后混凝土不断地输送到被埋设的导管下端，从而迫使先前关注尚未凝结的混凝土向上和四周推移，首批灌注的混凝土始终处于最上层。二次灌注接桩的水下混凝土按桩孔1.0 m直径、1.8m高计算，混凝土数量不到1.6 m3，此部分混凝土中及接桩结合面掺和有部分泥浆，因此混凝土灌注的高度要相应增加1.8 m，待混凝土灌注完成后，再用人工凿除接桩结合面以上的混凝土，并凿毛结合面，实际上只浪费了不到2.0 m3混凝土就补救了一个桩。采用二次灌注法处理接（断）桩施工时，必须一次多灌注混凝土，以保证发生断桩事故混凝土结合处的质量。
4、桩芯凿井法：这种方法说起来容易做起来难，即边降水边采用风镐在缺陷桩中心凿一直径为80cm左右的井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙，放置钢筋笼，用挖孔混凝土施工方法浇筑膨胀混凝土。此方法进度较慢，如果遇到个别桩水处理不好，降不下去，更是困难重重，导致质量、工期、经济上的重大损失。此种方法在断桩部位较高，离地面较近，挖孔深度不超过5m的情况下可以采用，反之则最好别用此种方法。
5、废桩法：就是废除断桩，在断桩左右或前后位置同时钻孔，重新灌注2根和原桩同样直径、长度的桩基础，并在2根桩基础上面设置承台连接2根新桩，承台中心位置为废桩的中心位置。此种办法对工期，经济损失的影响较大，还必须报请监理工程师和设计单位同意后方可施工，一般情况下尽量不采用。
6、纠偏法：桩身倾斜，但未断裂，且桩长较短，或因基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可采用局部开挖后用千斤顶纠偏复位法处理。
四、结语
要保证钻孔灌注桩施工质量，预防是最重要的，我们在施工过程中，只要注意断桩形成的原因，并按操作规程和规范要求提前做好预防措施，一般是可以避免的。
参考文献
1、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80-2004人民交通出版社
2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000 人民交通出版社