钻孔灌注桩论文第六篇：分析钻孔灌注桩施工过程中钢筋笼上浮的原因及预防对策
摘要：为保证现场桩基工程中的钢筋笼施工质量，结合上海市闵行区某住宅建筑桩基施工的应用案例，从混凝土坍落度、泥浆相对密度、导管操作、吊筋焊接以及混凝土初凝时间等方面出发，较为全面地分析了钻孔灌注桩施工过程中钢筋笼产生上浮现象的原因，并提出了针对钢筋笼上浮现象的处理措施和预防对策，可为施工现场浮笼问题的处理提供较为全面的参考意见。
关键词：钻孔灌注桩; 浮笼原因; 处理措施; 预防对策;
Causes and Preventive Measures of Floating Cage in Bored Pile Construction
PAN Liping
The Architectural Society of Shanghai China
Abstract：In order to ensure the construction quality of reinforcement cage in pile foundation engineering, combined with the application case of pile foundation construction of a residential building in Minhang District of Shanghai, this paper comprehensively analyzes the causes of reinforcement cage floating in the construction process of bored pile from the aspects of concrete slump, relative density of slurry, conduit operation, steel hanger welding and initial setting time of concrete, and puts forward some suggestions which can provide a comprehensive solution to the problem of cage floating.
桩基是工程中常见的一种基础形式。随着我国建设工程的快速发展，超高层建筑、大型公共建筑、大型厂房、桥梁、港口等工程中都有大量应用桩基础[1,2,3,4]。在所有的桩基础类型中，钻孔灌注桩又是最为普遍和常见的一种桩基形式。
钻孔灌注桩具有施工振动小、噪声低、无挤土效应等特点，适用于各种地质条件，施工工艺成熟，施工质量较有保证，同时所需的施工机具也较为简单，操作方便，形成的混凝土桩体承载力高，对于桩基承载力要求较高的大型建（构）筑物等均可采用该桩基形式[5,6]。
钻孔灌注桩深度浅则十几米，深达数十米，施工时大部分在地表以下进行，无法做到直接观察，而且灌注成桩后一般也无法进行开挖验收，现场施工时大部分依赖技术人员的经验或者吊锤等间接手段，特别是对于长桩、大桩来说，在各个施工环节中若出现问题，则将直接影响桩基成桩质量，继而影响整个工程的进度和质量，甚至造成严重的质量事故和经济损失[7,8]。
因此，在钻孔灌注桩的施工过程中，应透过现象看本质，科学分析各个环节出现异常情况的原因，总结经验教训，并提出有效的预防手段或措施，从而从根源上降低桩基施工时发生事故的概率，保证工程施工质量。
本文以上海某住宅建设工程施工为例，对现场进行钻孔灌注桩施工时出现的钢筋笼上浮现象进行分析和研究，追根溯源，层层分析钢筋笼上浮的可能原因，并针对最有可能的原因采取针对性的措施，从而验证了分析过程的正确性，最终从根源上解决了本工程钻孔灌注桩施工时的浮笼问题。
1 工程概况
某住宅建设工程位于上海市闵行区，主要包括6栋18层高层住宅以及部分低层配套用房，6栋高层住宅编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#，地下室整体2层，部分区域为1层。建筑上部结构设计采用框架剪力墙形式，设计基础形式主要为筏板+钻孔灌注桩。
本工程钻孔灌注桩的桩径主要在800～1 500 mm之间，桩长21～34 m不等，桩身混凝土强度等级设计为C35，钢筋笼主筋为12φ25 mm，箍筋为φ12 mm@100 mm/250 mm。工程项目桩基数量较多，现场主要采用旋挖钻机成孔。
2 施工现场浮笼情况介绍
在该项目的建筑桩基施工过程中，在施工至6栋高层住宅的4#楼栋范围桩基时，钢筋笼发生了较为普遍的浮笼现象，大多数吊筋已被撑出地面，经现场测量，钢筋笼上浮约达40 cm。
在这之后，现场技术人员应立即报告项目技术负责人并会同监理方，因考虑时间原因，在经简单的分析研究后，采取了控制浇灌速度、抖动导管、改善泥浆质量等技术措施，使钢筋笼上浮现象得到了初步的有效控制。
3 浮笼原因分析与确定
在钻孔灌注桩的施工过程中，浮笼现象时有发生。钢筋笼产生上浮现象的原因较多，相关技术专家和学者对此也已有较多的分析。但就本工程而言，浮笼发生时较为突然，若不采取合理的处置措施，轻则影响桩基成形质量，导致承载力不足需要补桩，重则导致断桩、废桩等严重质量事故。因此，钢筋笼浮笼现象应引起足够的重视，需要分析其原因并采取预防措施。
对于此次浮笼现象的发生，相关技术人员经层层分析，认为可能的原因有如下几种：
1）混凝土的坍落度较小，流动性不足，导致灌注混凝土时对钢筋笼的摩擦力大于钢筋笼的自重，继而使钢筋笼上浮。
2）导管上提时没有顺直上升，出现偏斜情况卡住了钢筋笼，导致钢筋笼跟随导管上浮。
3）灌注时的泥浆相对密度太大，形成的泥皮过厚，当灌注速度较快时，泥浆的流速也较快，从而在孔内向上流动时增加了泥浆对钢筋笼的上托力，促使钢筋笼上浮。
4）钢筋笼上端的吊筋在成孔的孔口没有固定牢固，导致当工人在提升导管时，钢筋笼被导管挂住而被一起抬升，出现钢筋笼上浮现象。
5）初灌的混凝土处于孔内已灌注混凝土液面的上部，当现场长时间没有继续灌注混凝土时，此部分初灌混凝土若出现坍损大、离析或初凝等现象，将导致混凝土的流动性降低，后续灌注混凝土液面上升时，由于上部初灌混凝土与钢筋笼已有部分凝结，故有可能带动钢筋笼上浮。
以上是施工现场最有可能的浮笼原因，但不排除还有其他的可能，后续也采用了头脑风暴的形式组织了针对性的讨论，这里不再赘述。
针对上述5种原因，项目部技术人员从施工准备阶段开始，重新梳理了每一道施工工序的技术要点，具体梳理过程如下：
1）查询灌注混凝土的配合比单，发现混凝土坍落度为190 mm，同时现场从罐车里倒出部分混凝土进行坍落度测试，实测坍落度值为196 mm，与配合比单所写数值较为接近，且两者都符合JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中水下混凝土的灌注坍落度宜为180～220 mm的要求。因此可以排除浮笼的第1种原因。
2）经现场确认，导管顺直度良好，且导管中心基本处于成孔的中心位置，工人操作也较为规范，没有出现野蛮施工的情况，导管上提时出现偏斜情况的可能性基本为零，因此可以排除第2种上浮原因。
3）对于灌注时的泥浆相对密度，现场技术人员采用比重计对孔内泥浆进行了测量，经实测，现场泥浆相对密度为1.2，考虑工程地质与实际情况，该数值完全符合现场施工要求和相关规范的设计要求。同时，该数值也与搅拌站出具的配合比单中的数值基本相符，不存在泥浆太浓的问题。另外，现场技术人员对混凝土的灌注速度也有相应控制，因此可以排除第3种上浮原因。
4）钢筋笼被导管挂住而提升的情况与第2种原因大同小异，经确认，现场钢筋笼上端的吊筋已与护筒筒口焊接固定。同时，工程现场的导管与钢筋笼放置位置均较为端正，在工人提升导管时，不存在钢筋笼被导管挂住的情况，因此可以排除第4种原因。
5）据调查，现场在灌注4#楼栋范围的桩基混凝土时，在第2车混凝土浇筑完成后，运输第3车混凝土的罐车在途中因为陷入路边泥滩而耽误时间约0.5 h，到达桩基现场后技术人员联合试验人员对混凝土坍落度进行了现场检测，未见明显初凝现象，于是迅速继续进行了灌注施工，不久后便发生钢筋笼上浮现象。经综合分析判断，钢筋笼上浮确认为上述第5种原因，即钻孔中已灌注的上部混凝土经较长时间后坍损较大，并与钢筋笼已有部分凝结，从而导致混凝土液面上升时，带动钢筋笼上浮。
4 浮笼处理措施
钢筋笼浮笼现象在桥梁桩基等施工过程中较为常见，一般上浮几厘米或十几厘米的情况，对桩基的使用性能影响不大，应采取防止钢筋笼继续上浮的措施。本工程钢筋笼整体上浮约40 cm，上浮程度不算很大，技术人员当场安排操作工人放慢混凝土的浇筑速度，并反复地利用机械将导管进行上下提落，做到“慢提快落”，从而将钢筋笼慢慢地带回到已浇筑的混凝土中。
需要注意的是，其间应准确计算导管埋深和已浇筑混凝土的液面标高，提起导管的速度务必要慢，切不可因浮笼问题使导管脱出混凝土液面，造成断桩事故。
5 浮笼预防对策
针对钢筋笼上浮的可能原因，为及时科学地应对现场突发情况，在实际的钻孔灌注桩施工过程中，可采取如下预防对策。
5.1 加强清孔，控制泥浆相对密度
1）在成孔后及灌注混凝土之前，应彻底清孔，控制泥浆相对密度在1.1～1.3之间，避免清孔不彻底而导致泥浆相对密度偏大。
2）在灌注混凝土施工过程中，防止混凝土从灌注漏斗内溢出，从而使泥浆因掺入水泥而变稠，导致泥浆相对密度增大。
5.2 适当改造钢筋笼，提升抗浮能力
1）在钢筋笼的制作过程中，可以将钢筋笼主筋延长至成孔孔底，并将末端的钢筋适当弯起或者加工成圆圈状，从而提高钢筋笼与已初灌混凝土的握裹力，提升钢筋笼的抗浮能力。
2）在保证桩基设计承载能力的前提下，适当减少钢筋笼下部的箍筋或加强筋，从而降低混凝土上升时与钢筋笼体的摩擦力。
3）在钢筋笼下放就位后，将钢筋笼与护筒固定牢固，或者用钢筋将笼体顶部与钻台架连接固定，防止上浮。
5.3 严控混凝土质量
1）在灌注施工前，应严格控制混凝土拌和物的流动性或坍落度、初凝时间等参数，优先选用初凝时间较长的水泥品种，并适当提高混凝土的水灰比（一般为0.5～0.6），保证混凝土的和易性。混凝土中粗骨料的最大粒径不得超过40 mm。
2）在施工过程中尽量缩短灌注时间，在不利条件下可适当使用缓凝剂，延迟混凝土的凝结时间，避免上部初灌混凝土过早凝结而与钢筋笼连为一体。
5.4 规范混凝土的灌注操作
1）在现场施工过程中，应按规范的相关要求，合理计算首批混凝土的数量和灌注漏斗的高度，要求导管底口埋入混凝土的深度≥1 m。在灌注φ1.5 m桩基时，保证有2.7 m3的蓄料斗；在灌注φ1.2 m桩基时，保证有2.0 m3的蓄料斗。下料后可采取将导管回插10 cm的方法来保证埋管的深度。
2）在现场灌注施工开始后，应连续不断地进行施工，避免长时间等料情况的发生，中途不得暂停。同时，应尽量缩短导管拆除时间，一般控制不超过15 s。
5.5 合理控制导管埋深
1）在灌注施工过程中，应用测绳经常测量孔内混凝土顶面的标高，掌握上升速度并做记录。及时提升导管、拆除导管。现场严格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土向上翻升的速度，降低对钢筋笼的携带能力。
2）在提升导管时，应保持导管轴线竖直和位置居中，逐步缓慢提升。如导管法兰盘卡挂在钢筋笼上，可以适当地转动导管使其脱离钢筋笼，再将导管移至钻孔中心位置后缓慢上提。
6 结语
在桩基施工过程中，现场施工人员和技术人员往往比较重视成孔情况、清孔质量以及混凝土灌注过程控制，而对钢筋笼上浮这一现象普遍重视不够。小范围的浮笼对桩基质量影响不大，1 m左右的浮笼能够通过采取措施下降回去，但超过1 m的浮笼将比较难以处理，可能导致后期重新钻孔施工。
因此，现场人员应掌握钢筋笼浮笼的原因、处理措施以及预防对策等，从而更好地在早期即进行钢筋笼浮笼控制，避免发展为难以处理的质量事故，从而保证工程的桩基施工质量。
本文结合实际的工程案例，分析了施工现场钢筋笼浮笼的可能原因，并逐一进行分析，同时也较为全面地总结了相应的钢筋笼浮笼预防对策，对于类似的情况可起到一定的参考作用。
参考文献
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