探讨桥梁断桩问题的分析与方法

　　摘要：本文介绍了钻孔灌注桩施工中桩基础断桩原因，结合实践进行分析并提出预防措施，今后预防断桩实践具有指导意义。
　　关键词：桩基础;桥梁断桩;原因分析
　　
　　目前，随着施工机械的不断改进和施工工艺的不断进步，使桩基础在桥梁建设中的运用越来越普及。钻孔灌注桩应用十分广泛，钻孔灌注桩系地下隐蔽工程，影响其质量的因素较多，而且控制难度较大，若忽视就可能产生质量问题和事故，造成经济损失和工期延误。
　　而桥梁在使用阶段的破坏很多来自桩基础的破坏，而桩基础的破坏很大一部分是由于断桩引起的。在施工中，保证施工过程的连续性。应排除一切可能产生断桩的不利因素。本文结合工作实践，本人参加了梅江水口二桥属省道S225线兴宁火车站至水口段公路改造工程的控制性工程的施工管理，中心桩号：K23+768.12，起点桩号：K23+664.87，终点桩号：K23+891.37，桥梁全长246.5m。为4孔50m跨径刚架拱桥，矢跨比为1/8。桥墩为钢筋砼空心墩、钻孔灌注桩基础，桥台为片石砼U型台、沉井基础。全桥共21根钻孔灌注桩基础，结合自己的施工经历，严格控制钻孔灌注桩的各个施工环节，防止断桩发生，确保工程质量。根据自己从事灌注桩工程施工的经验和体会对施工中的断桩原因进行分析，并提出有效的预防措施，以期对今后预防断桩具有施工参考及指导意义。
　　1产生断桩的原因分析
　　断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求。断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因以下几个方面。
　　1．1桩身的截面强度不足引起的断桩
　　在设计中忽略冻胀力对桩的破坏作用，尤其是对土层较厚入土较深的钢筋长混凝土桩，只考虑桩身的整体冻拔而忽略了切向冻胀力与桩截面的强度关系，切向冻胀力大于桩截面的强度，将桩冻拔致断。
　　灌注时测深不准或计算错误将导管提升过高，以至导管底部脱离砼层。
　　在施工中，水泥用量不足，混凝土配比不当不能满足混凝土设计强度。
　　钢筋混凝土桩的钢筋未经力学实验，品质低劣，钢筋的焊接不够规范达不到设计强度。
　　1．2在混凝土施工过程中，混凝土施工灌注不连续，灌注时间持续长．是造成断桩事故的最主要因素。
　　导管拆卸过程时间过长，起重吊装设备的作业能力小，导管内壁不够光滑，塌落度过大，混凝土流动性差，碎石或卵石粒径过大，沙子过粗或偏细，级配的细度膜数不好，拌和不均匀，混凝土产生离析现象，增大导管内混凝土下落阻力，而使混凝土在导管中下不去，造成卡管事故。
　　导管埋入混凝土中过深，导管外混凝土已初凝，导管与混凝土间的摩擦力过大，导管无法拔出或提升导管过猛，将导管拉断，造成埋管事故。
　　首批已浇混凝土初凝，流动性降低，而续浇的混凝土冲破顶层上升，在混凝土中夹有泥渣土，形成断桩。
　　1．3导管或导管底口进水引起的断桩
　　导管的水密性、承压、抗拉性能不好，隔水设施差，而导致导管渗水，首批混凝土储备量不足，使导管底口进水。
　　1．4由于塌孔引起的断桩
　　因为灌注施工的紧张连续，忽略了水头高度，由于护筒底口漏水，孔内水位降低，使孔内水位差减小，不能保持原有静水压力。
　　1．5接桩时没有认真处理好多余的那部分桩头从而引起的断桩
　　混凝土浇筑近结束时，没有考虑接桩时混凝土施工，接桩时处理不好或清理不好桩头，导致桩顶混凝土达不到设计强度。
　　2断桩的预防措施
　　对断桩事故关键在于预防。灌注前要对各个作业环节和岗位进行认真检查，制订有效的预防措施。灌注中严格遵守操作规程，保证灌注作业连续紧凑，有条不紊；反复细心探测砼面，并用理论方法计算出砼面高度，比较后取砼面低的作为拆卸导管的标准；导管提升应匀速平稳，慢慢起升；控制灌注时间在适当的范围内。要保证设备的正常工作，并有备用设备；灌注前通知配电部门，保证灌注时供应用电；要注意天气预报，合理安排灌注时间。本人结合工作实践总结如下几点，仅供同行参考。
　　2．1对桩截面抗拉强度进行验算，保证材料质量及用量．保证截面设计强度
　　由于并不是所有的桥涵设计都经专门的设计单位进行设计。尤其地方道路工程中的中、小桥，在设计过程中很少考虑甚至不考虑冻胀力对桩身的危害作用，这就要求在设计中必须保证桩身强度，即按地基规范：
　　
　　式中：Q为验算截面应力，kPa；k为结构安全系数，对于静定结构为1．2，超静定结构为1．3；t为总切向冻胀力，KN；p为作用于单桩上的恒载，KN{G为验算截面以上桩自重；KN；F为验算截面以上暖土层对桩周的锚固力，kN；A为验算截面面积，钢筋混凝土为受拉钢筋截面积，m2[Q]为材料允许应力，kPa。
　　每m3混凝土用量一般不低于350kg水泥，配比实际标号一般应超出设计标号lO％～l5％。对于所用钢筋，使用之前一定要做力学性能实验，严把质量关，质量不合格的钢筋严禁使用，对于钢筋的焊接工艺，需要焊条级别，一定要坚持标准，按规范去实施。
　　2．2严密施工组织设计．
　　在施工前．把一切灌孔的设备工具都准备齐全，保证混凝土施工的连续性，尽量缩短浇筑时间导管的分解长度应便于拆装搬运，并小于导管提升设备的提升高度，中节一般为2m左右，下端可加长至4～6m。
　　导管内壁光滑、顺直、无局部凸凹，各节内径应大小一致，偏差不大干±2mm，应严格控制拨导管、拆卸导管时间，拆卸导管时间不应大干l5min，能缩短尽量缩短时间，一旦开始灌注，决不能中途停止。
　　为保证混凝土的流动性，严格控制塌落度，应保让在l8～22cm之间，骨料尽可能选用卵石适宜粒径为0．5～3．0cm，使最大粒径不大干4．0cm，混凝土初凝时间不早于5h，如果必要，需加入一些外加剂，以延长初凝时间。
　　导管在混凝土中的埋置一般应小于2m，最少也不应小于lm，最大不应超过6m，埋深太大将不利于导管的提升，也给导管内混凝土的下降增加阻力，拔导过猛容易将导管拉断，另外，还会使导管在混凝土中埋深过小，易使泥浆涌人底口。
　　2.3防止导管或底口进水，加强隔水设施
　　导管在灌注混凝土前应进行必要的水密承压实验和接头抗拉实验，严格检查接头是否严密，焊缝是否破裂，及时及早的进行修补。
　　应计算好首批混凝土的用量。既满足足够的埋深，同时又要充满导管，以保证混凝土施工连续性。
　　2.4防止坍孔
　　在施工中，应有专人负责观察施工水位，观察护筒四周是否渗水，在水中钻孔桩施工中，因河流汛期，注意测量河流水位，如发现水位差降低，应及时采取措施，保证孔内水头高度，要注意不要让孔口震动过大并尽量减轻孔附近重量。
　　2．5多余浇灌及接桩
　　为保证桩顶质量，在桩顶设计标高上应多灌一定高度，一般为0．5～lm，在初凝后终凝前挖除。但还应保留30cm以上，以待接桩或承台施工前凿除。接桩时，将多余部分混凝土凿除后用清水冲洗干净，然后方可接桩。
　　3结语
　　桥梁基础钻孔灌注桩质量事故引发的后果相当严重，因此施工单位在施工过程中应加强管理，采用科学的施工方案和切实可行的备用方案。只有严格按照规范规程操作，加强监督检测，才能避免质量事故或把质量事故降低到最小限度。对已出现问题的桩基、断桩查找原因分析准确后，应掌握详尽而准确的现场资料，及时组织专家会诊，制定安全可靠而又经济的处理方案。严把钢筋材料的进料关，严格焊接工艺要求，严格按照科学的操作规程施工，断桩因素是可以预防的。
　　参考文献
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　　【2】中国交通部．公路工程质量检验评定标准【M】．JTJ071．人民交通出版社，l998，7．
　　【3】交通部第一公路工程总公司．公路桥涵施工技术规范【M】．JTJ041．人民交通出版社，2001．6．