桥梁桩基断桩的成因分析及预防对策

桥梁桩基断桩的成因分析及预防对策

彭天宝

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摘要：桥梁是城市发展的基础设施，而桩基是桥梁工程的施工关键点，也是施工难点，如果未能正确掌握施工技术，可能出现断桩情况，导致工程工期延长、成本增加。因此，在桥梁桩基施工过程中，施工单位需要结合实际情况采取防范对策。

关键词：桥梁桩基；断桩；成因分析；预防对策；

前言

桩基是公路桥梁工程中最为常见的基础形式，有稳定性强、变形量小、承载力高等特点，可以有效应对地震区软弱地基、液化地基等问题。然而，在工程建设和使用期间，因上部桥梁结构体积庞大，在巨大结构荷载作用下，出现桩基问题，形成质量缺陷与安全隐患，因此，对公路桥梁桩基断桩原因进行分析，并采取有效的防治措施具有重要的意义。

1开展公路桥梁桩基工程技术控制工作的必要性

公路桥梁工程具有施工难度高、综合性较强等特征，在施工过程中涉及多个施工领域和施工专业。为保障该公路桥梁施工质量符合设计要求，要深入实地做好施工现场勘测工作，并在此基础上做好施工设计图纸设计工作，然后采取科学的施工技术。只有充分做好上述工作才能最大限度地提升公路桥梁桩基工程的整体施工质量，才能够确保路桥工程质量标准符合施工合同要求。在公路桥梁桩基工程中开展对应的技术控制工作，其必要性体现在以下几方面。第一，良好的技术控制手段可起到约束施工技术和施工行为的作用，从而为后期的桩基础施工准备工作和设计工作以及技术方案落实工作创造便捷条件。第二，随着信息技术的广泛应用，可在公路桥梁桩基工程施工过程中引入现代信息化技术，例如：可通过应用BIM技术来对施工流程进行模拟，然后根据工程模拟效果来对具体的施工技术方案进行优化和调整，不断提升施工方案的可行性，进一步提升公路桥梁工程整体的施工效率。第三，科学做好技术控制工作可确保参建单位的经济效益，可及时发现路桥工程施工过程中问题，及时制订对应的预防方案，减少因技术因素问题导致的路桥工程质量降低等问题。

2桩基施工工艺要点

2.1做好施工工艺的准备工作

施工设备的准备是非常重要的，它可以有效地保证施工机械的科学合理选择。在准备施工时，应深入分析和研究设计要求和建筑条件，全面考察施工设备是否安全、施工进度是否合理以及编制施工工艺是否科学。同时在选择施工技术、施工设备以及各种建筑材料时，必须对施工成本进行科学估算。在开始桩基施工工程之前，必须对其进行有效的测试，以此有效控制施工过程，并确保可以及时发现技术准备中的错误，进而避免其对实际工程建设结构造成影响。

2.2做好放线工作

为确保测量精度，避免因防线不准确引起的施工质量问题的出现，相关施工人员必须在运行期间全面检测轴线的布置情况。只有在桩基检查合格后，工人才可开展后续的打桩工作，在此期间施工人员应严格按照设计内容以及技术设计等多方面开展相应的工作。此外，施工开展过程中，相关部门还需要对施工环节进行有效的管控，以此保证桩基工程施工质量。

2.3灌注桩桩基施工工艺

灌注桩的生产方法主要包括两种，一是管道成孔；二是作业成孔。在具体的施工过程中，必须已经完工的桩孔放置在钢筋笼之中，同时将硬化的混凝土浇筑整个整个桩之中。需要注意的是，施工开展期间，为了避免出现施工噪音，其需要适当控制管道造成的噪声和振动，以此来满足当前时代对于施工绿色环保方面的要求。在灌注桩桩基施工环节中，作业成孔是不可缺少的重要施工内容，该施工内容主要分为两种形式，一是机械钻孔法；二是人工钻孔法。相较而言，机械钻孔可以适应大部分建设项目的施工条件。一旦施工现场土壤黏度偏高，则应使用手动钻孔，以确保施工质量和效果。

2.4预制桩桩基施工工艺

预制桩作为一种传统的施工工艺，以此其在生产过程中对于各方面的要求相对较高。在实际的施工过程中，相关施工人员需要按照打桩的顺序来确定预制桩桩顶到桩尖的顺序。通常情况下，基础桩的打入方式往往时借助外力实现的，常见的有振动、击打、静压等。需要注意的是，相关人员应根据实际情况来对击打方式进行合理的选择。以振动、击打为例，其在击打过程中会出现一定的推土现象，因此实际施工期间需要根据施工场地的土质以及现场环境进行相应的抉择。

3桩基础技术常见类型

3.1钻孔灌注桩技术

钻孔灌注桩在土建工程中是一种十分普遍的施工技术。在具体的施工工作中，相对钻孔工作，往往是施工人员借助机械设备完成的。当地基之中已经打好桩孔后，其需要将提前预制好的钢筋笼放置在桩孔底部，并对其进行混凝土灌注工作，进而形成稳固的桩基。与打桩技术不同，钻孔灌注桩这一施工技术往往是先钻孔后成桩，因此其在建成之后，周围的土体会对桩基产生一定的压迫。因此在实际的施工中为了有效避免桩基发生塌孔、缩径等问题，相关人员需要在利用钻孔灌注桩技术期间进行全面的控制。

3.2静力压桩技术

所谓的静态压桩方法便是将预制桩压入专用压具，将其移动到特殊位置，然后将其打入指定位置。相较其他施工技术，该技术的应用可以在极大程度上增加建筑结构的荷载量，并提高结构的稳定性。在具体应用中，相关施工人员需要对静压设备的速度调节给予一定的重视，以避免结构稳定性快速下降和建筑材料过度浪费的情况出现，从而实现精确的一次性成型，防止突然停止施工。静力压桩技术不仅可以应用于人口众多地区的土建工程施工之中，同时其在提高基础稳定性方面具有明显优势。

3.3挖孔桩技术

最常见的挖孔桩方法是人工开挖，其优点是精度高、质量好、承载能力强，但施工效率相对较低。通常情况下，施工项目开展过程中为了保证施工效率与质量，其往往采用机械设备和人工配合的方式。

3..4预制桩施工技术

预制桩设计技术是由现场直接锯切和锯切设备制成桩座的方法。目前，预制混凝土摊铺技术和钢筋摊铺技术是我国最常用的两种预制摊铺技术。它们的承载能力和稳定性都很高，预制桩技术因此得到了广泛的应用。然而，在预制桩的施工中，受外部因素的影响，钢桩通常用于最常见的H型钢柱和钢管桩的特殊区域之中。在实际的应用过程中，相关技术人员应更好地了解预制桩施工的特点，以便科学地选择和应用预制桩施工技术，确保工程质量。在制造混凝土预制桩期间，施工人员需要对打桩顺序进行合理的设置与安排，以此保证桩基可以顺利地打入土壤之中。

4断桩问题发生的主要原因

第一，混凝土的初凝与终凝时间偏短，导致较早灌注的混凝土上方结块/凝结，桩身混凝土夹渣。如果埋管深度过大，灌注时间过长，会降低混凝土的流动性，混凝土与管壁的摩擦力增加，进而出现断桩情况/风险。第二，管内悬浮物多。在灌注过程中，砂砾回沉并在混凝土表面形成沉积砂层，影响混凝土正常上升。随着混凝土冲破沉积砂层，部分砂砾和浮渣会进入混凝土内部，导致桩身夹渣断桩。第三，井/孔壁坍塌。如果工程地质情况偏差或者水位上涨，导致灌注期间井壁坍塌，也会引发断桩现象。第四，混凝土强度不佳。如果混凝土用量不足或者配比不当，也会导致断桩。第五，混凝土的坍落度偏小、石料粒径过大以及导管直径偏小，会导致灌注期间导管堵塞，在混凝土初凝前导管未能疏通，导管提起后也会出现断桩情况。第六，运输或者等待时间过长，造成混凝土离析，施工人员未能二次搅拌，导致灌注过程中骨料留在导管内部，清理导管时容易出现断桩情况。第七，由于水泥结块，后续搅拌时未能将其打开，导致卡在导管内部，如果未能在混凝土初凝前疏通，则会出现断桩情况。第八，混凝土灌注期间出现塌孔，未能有效清理或者吸泥机未能彻底清理，会导致灌注过程中断桩。第九，施工过程中计算错误，使用的导管长度不足，导致底口和孔底的距离过大，灌注的首盘混凝土不能埋住导管底部，由此出现断桩。第十，提起导管时提拔过量，造成导管底部超过混凝土面，由此出现断桩。第十一，提拔导管期间钢筋笼卡住导管，混凝土初凝前未能提起，导致混凝土灌注停止，由此出现断桩。总之，钻孔灌注桩施工过程受多种因素影响，为避免断桩问题，施工单位需要在灌注前做好准备工作。

5公路桥梁钻孔灌注桩断桩防范对策

5.1灌注桩断桩事故的判定

桥梁灌注桩工程是隐蔽工程，成桩后的长度、完整性、承载力无法通过肉眼直接观察和判定，需要借助有效的检测措施进行分析。在实际检测过程中，需要遵循如下原则：其一，检测方法和频率需要满足验收规范；其二，检测方法需要结合工程实际情况，并确保检测方法易于操作；其三，所选择的检测方法要具有可靠性，可通过两种方法相互验证，保证检测结果的准确性。根据施工进度，检测单位对40根灌注桩进行检测，结合灌注桩桩身完整性，利用声波射透法发现4根灌注桩质量未达标，存在部分缺陷，其余36根检测合格，达到一类桩或二类桩标准。此外，检测单位利用低应变法对8根灌注桩进行检测，发现有2根灌注桩质量不达标，其余6根检测合格，为一类或者二类灌注桩标准。结合建筑桩基检测技术规范，采取低应变法检测，发现这些灌注桩为三类桩标准，需要采用钻芯法、静载法、高应变法加以检测。需要注意，如果发现桩身等级偏低，且覆盖范围不能为设计方案变更提供支持，则需要改变原有的检测方法，如最初采取声波透射法时可改用钻芯法。需要说明的是，抽芯孔位需要结合低应变法、声波透射法的检测结果加以布置，由此验证是否存在缺陷或者遗漏问题，结合验证检测结果，该桥梁工程应用低应变法和声波透射法，检测结果存在误判情况。

通过分析钻孔灌注桩检测方法，得到如下结论：

其一，灌注桩桩身完整性检测主要应用声波透视法、低应变法、钻孔取芯法，这些方法各有优劣，且操作难度、检测精度及检测费用差异较大。其二，选择检测方法需要结合工程实际情况，主要考虑桩径大小、位置及工期等因素，之后比对不同检测方法的优缺点。其三，根据桥梁工程检测结果可以发现，灌注桩桩身完整性主要受检测设备、检测人员、现场环境等因素影响，从而可能导致误判。整体来看，低应变法的准确率要比声波透射法低，为提升检测结果的准确性，需要尽量同时采用以上方法。此外，钻孔取芯法能够取出芯样并直接观察，进而分析桩基础是否存在缺陷。

5.2灌注桩断桩处理要点

断桩处理需要结合灌注深度采取相关措施：其一，如果在混凝土首次浇筑之后不久出现断桩，需要立即停止灌注，并拔出钢筋笼，利用冲击钻再次钻孔，清理孔洞之后下放钢筋笼，然后重新灌注混凝土。其二，如果混凝土浇筑过程中未进入或者刚进入护筒内部，因导管堵塞而断桩，且混凝土还未初凝，需要及时提出导管并清理，利用测垂测量灌注混凝土顶面的位置，然后计算漏斗及导管容积，把导管下沉到已经灌注的混凝土顶面上方约10m处增设球胆，继续灌注的过程中要观察漏斗内部的混凝土顶面，并在漏斗内部混凝土下落填满导管的一瞬间，把导管压入已经灌注的混凝土顶面下方；其三，如果混凝土面进入护筒内部出现断桩，且混凝土处于中凝状态，可以停止灌注，之后抽干护筒内部的泥浆，清除泥浆及掺杂泥浆的混凝土，然后对露出的混凝土面进行凿毛处理，清除钢筋表面的泥浆，将护筒作为模板浇筑混凝土。

结束语

综上所述，在公路桥梁桩基施工过程中，由于环境问题、技术问题等容易出现斜孔、塌孔、钢筋笼偏位，以及掉钻、卡钻、埋钻等情况。因此，需要加强对桩基施工技术的研究，明确技术要点，做好施工前准备工作，预防安全隐患和故障问题，提升桩基施工技术水平，确保公路桥梁工程的安全性和稳定性，促进我国交通领域的发展。

参考文献：

[1]陈辉.旋挖钻成孔技术在桥梁桩基施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2022,45(9):83-85.

[2]张旭斌.桥梁桩基施工中的常见问题及技术要点研究[J].工程建设与设计,2022(14):234-236.