浅谈控制钻孔灌注桩钢筋笼上浮

　　摘要：介绍大龙溪大桥钻孔灌注桩施工，包括钻孔灌注桩钢筋笼上浮原因、控制措施及安全保证的施工方法。
　　关键词：控制，钻孔桩，钢筋笼，上浮
　　一、工程概况：
　　云桂铁路为南宁～昆明新建时速250km高速铁路，我公司承建云南段站前7标段土建任务，大龙溪货车左联络线大桥（以下简称大龙溪大桥）全长470.8m，位于半径R＝800m的左偏曲线上，设计为单线有砟轨道，设计时速为120km/h。该桥采用挖、钻孔灌注桩接承台基础，其中3#墩~7#墩，9#墩、10#墩、11#墩、13#墩、14#台为直径1.25m钻孔灌注桩39根。
　　二、钻孔灌注桩钢筋笼上浮状况
　　大龙溪桥处于山谷之中沿河而走，地下水比较旺盛，平凡出现砂层及淤泥层，在钻孔过程中经常偏钻。在混凝土灌注中屡次出现钢筋笼上浮情况，在3号墩4号桩混凝土灌注中，钢筋笼上浮严重，项目部立即发出整改通知，对其重新钻孔灌注，要求不能再次出现类似情况，确保工程质量及施工成本可控。
　　三、钻孔灌注桩钢筋笼上浮施工控制
　　大龙溪大桥钻孔灌注桩采用冲击钻成孔，设计桩径1.25米，设计桩长最长29米，最短8.5米，桩基为通长钢筋笼配筋；以此桥3号墩为第一个开始施工，设计桩长为16米，5根桩。
　　
　　地质情况，以粉质黏土、泥岩为主，夹杂沙层及淤泥层；钻孔作业人员从事钻孔作业多年，钻孔经验丰富；搅拌站距离较远，砼从开盘至现场需45分钟。
　　3#墩钻孔灌注桩灌注时出现了浮笼，其基本浮笼情况如下表：
　　3#墩钻孔灌注桩钢筋笼上浮情况
　　桩基编号 设计桩长（m） 上浮高度（m） 备注
　　3-1 16 0.13 现场处理
　　3-2 16 0 
　　3-3 16 0 
　　3-4 16 0.55 返工处理
　　3-5 16 0 
　　针对钢筋笼浮笼屡次发生的现状，项目部组织相关人员开会讨论分析原因并制定相应控制措施：
　　3.1分析因原
　　1、钻孔超钻致钢筋笼悬空增多：钻孔桩钢筋笼底原设计距孔底10cm，钻孔过程中有超钻现象，一旦存在钻孔桩超钻太大时，导管在灌注混凝土时会伸入至钢筋笼底部，混凝土从钢筋笼底端向上返，由于混凝土密度较高，容重较大，很容易托起钢筋笼，对钢筋笼上浮有一定影响。
　　2、导管埋深过大：混凝土面接近和初入钢筋骨架时，导管口处于钢筋笼底口0.2m~0.5m处；钢筋笼底部不断受到灌注混凝土的冲击，给上部的混凝土产生向上的顶推力，而上部的混凝土由于浇筑时间早，与钢筋产生力，再灌注第2车混凝土时，导管口位置不变，导致钢筋笼底受到冲击力持续不断、握裹钢筋笼的混凝土增多，进而导致钢筋笼上浮系数增大，对钢筋笼上浮影响较大。
　　3、防浮补救措施欠缺：作业人员无任何防浮措施，并且无钢筋标杆，在严重浮笼发生时，没有及时发现，当发现后，没有有效措施遏制浮笼，其图如下：
　　
　　4、混凝土灌注：混凝土浇筑过程中，经常发生间隔，间隔最长时间1.5小时，影响了混凝土灌注的连续性；作业人员一味追求速度，灌注混凝土速度过快，引起混凝土对钢筋笼的冲力瞬间增大，引起上浮，对钢筋笼上浮影响较大。
　　3.2制定控制措施
　　1、钻孔超钻致钢筋笼悬空：发生超钻形成如下图
　　
　　存在超钻时，导管在灌孔时会伸入至钢筋笼底部，混凝土从导管底端向上返，由于其密度较高，容重较大，很容易托起钢筋笼。经分析，只要超钻在允许范围内，该情况就可以完全避免，因此对作业人员的技术交底上明确规定超钻范围最大为20cm。
　　2、导管埋深过大
　　导管埋深过大时，钢筋笼底部不断受到灌注混凝土的冲击，给上部的混凝土产生向上的顶推力，而上部的混凝土由于浇筑时间早，与钢筋产生握裹力，从而带动钢筋笼一起上浮。
　　因此合理的埋管深度至关重要，混凝土面接近和初入钢筋骨架时，导管口处于钢筋笼底口0.2m~0.5m处；技术人员对导管长度及混凝土面要测量准确，正确指导作业人员拆除导管。配导管时顶管应适当配制0.5m、1m管节，以备灌注混凝土时钢筋笼有小量上浮拆除导管减少导管埋深。
　　3、防浮补救措施欠缺
　　在钢筋笼加强筋上焊接钢管，钢管末端焊接在护筒上；钢筋笼主筋顶端焊接钢筋伸出泥浆作为浮标；
　　
　　4、混凝土灌注
　　混凝土灌注时上反力对钢筋笼的携带力（F）可按照下式计算：
　　F=Crcsv2/2g
　　其中：g—重力加速度（m/s2）；rc—混凝土容重（N/m3）；s—钢筋笼正面积（m2）；v—混凝土上返速度（m/s）；C—阻力系数（与笼构造，钢筋表面性质有关）。
　　由上式可以得到以下结论：
　　（1）对于固定配合比的混凝土，其容重rc变化不大，所以对携带力影响不大；
　　（2）对于固定的钢筋笼，其钢筋笼正面积s均相同，所以对携带力影响不大；
　　（3）对于固定的混凝土和钢筋笼而言，其阻力系数C也是固定的，对携带力影响不大，但混凝土接近初凝后阻力系数明显增大，对钢筋笼携带力产生较大影响。
　　综上所述，可以确定混凝土上返速度和混凝土接近初凝时对钢筋笼携带力影响最大，所以灌注混凝土时要严格控制灌注速度和时间，具体方法如下：
　　（1）通过减小漏斗活门的开启度来降低灌注速度；
　　（2）通过降低漏斗装料量来减小灌注速度；
　　（3）灌注混凝土应连续，严防混凝土接近初凝。
　　另外，调整便道路线，整修拌合站至施工现场的所有便道，减少混凝土罐车运输时间；组织混凝土罐车司机及混凝土拌合站相关作业人员开会，要求钻孔桩混凝土灌注时应及时连续。技术人员在灌注钻孔桩混凝土时应计算好混凝土用量，以便一次性从拌合站发出混凝土，保证灌注混凝土连续性。
　　四、安全保障
　　1、加强宣传教育工作，强化全员的安全意识，建立安全保证体系，使安全管理经常化、制度化，发挥各部门各环节的作用，确保施工安全。
　　2、施工作业人员进入工地作业时，必须带好安全帽，不准穿高跟鞋、拖鞋等，不准随意离岗，观看与自己作业无关的工序。
　　3、钻孔前钻机平台要平整，基础要垫实、牢固。防止钻孔过程中钻机失稳，发生安全事故，影响工程质量。
　　4、钻孔机械就位后，应对钻机及配套设备进行全面检查。钻机安设必须平稳、牢固；钻架应加设斜撑或缆风绳。
　　5、起重吊装作业时，严禁无证上岗作业，多人同时作业，必须派一名负责者，并担任指挥、行动一致，信号明确，起吊的重物均应先吊起10~20厘米，经检查确认良好，方可继续起吊，其作业场地应保持整洁，严禁在起重物的周围乱堆材料，应保证安全施工。
　　6、灌注砼作业必须分工明确，开盘前派专人检查砼拌制、灌注、振捣所使用机具，电动机具必须有专人操作，非制定人员不得操作电气设备和机具。灌注混凝土作业所使用的漏斗、溜槽、必须清洗干净，安装连接牢固。进行用电作业时，手上带水不得接触电器开关，用电器、电线不得有裸体和漏电，使用前必须严格检查。
　　7、钻机停机，必须将钻头提出孔外，置于钻架上，不得滞留孔内。对于已埋设护筒未开钻或已成桩护筒尚未拔除的，应加设护筒顶盖或铺设安全网遮罩。钻井作业周围有明显的围护及安全警示标牌。严禁非施工人员在作业区内逗留、经过等。
　　五、结束语
　　大龙溪大桥钻孔桩自2010年10月20日，到2011年4月6日全部顺利结束，共历时4.5个月。虽然由于复杂的地质原因，施工中出现突发事件多，但由于采用了切实可行的施工技术措施，克服了诸多困难，安全、优质地完成施工任务，成功的经验可供今后类似工程借鉴

《浅谈控制钻孔灌注桩钢筋笼上浮》

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