鉆孔灌注樁浮籠問題案例分析及防治措施

鉆孔灌注樁浮籠問題案例分析及防治措施摘要：鉆孔灌注樁在基礎(chǔ)施工過程中是比較常見的施工方法，在鉆孔灌注樁施工過程中經(jīng)常會發(fā)生“浮籠現(xiàn)象”，本文就某工程遇到的浮籠問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全分析，并提出防治措施。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；浮籠現(xiàn)象；簡要分析；防治措施

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工程概況

本工程位于南京市六合區(qū)，地上為5棟28層剪力墻結(jié)構(gòu)，地下室為1層，底板標(biāo)高為-5.20m。主樓下樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑D=700mm，總樁長約38~40m，以5-2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層為樁基持力層，入持力層2m，承載力特征值為3300kN，樁身混凝土強(qiáng)度為C40，縱筋為6跟14加6根12，在樁身下部1/3處減為6根12。

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現(xiàn)場問題

現(xiàn)場驗(yàn)樁發(fā)現(xiàn)，02棟樁基普遍出現(xiàn)浮籠現(xiàn)象，樁身鋼筋籠整體比圖中設(shè)計(jì)標(biāo)高高出最大達(dá)2m。

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簡要分析

3.1根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）第4.1.1-2條相關(guān)規(guī)定，端承型樁和位于坡地、岸邊的基樁應(yīng)沿樁身等截面或變截面通長配筋。浮籠現(xiàn)象導(dǎo)致樁身鋼筋未通長，與此條規(guī)定不符。根據(jù)樁基規(guī)范4.1.1-4相關(guān)規(guī)定，受水平荷載較大的樁基、承受水平地震作用的樁基及考慮主筋作用計(jì)算樁身受壓承載力時，樁頂以下5d范圍內(nèi)的箍筋應(yīng)加密，間距不大于100mm。浮籠現(xiàn)象導(dǎo)致樁身部分箍筋加密區(qū)長度不足。

3.2查得地質(zhì)報(bào)告，02棟底板對應(yīng)的地質(zhì)報(bào)告剖面如下截圖：

3.3結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，就本工程02棟個例而言，有以下幾點(diǎn)有利因素：

1）樁基以5-2中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層為持力層，其巖面比較平緩，巖面標(biāo)高無突變。

2）本棟樓所在范圍內(nèi)基巖層上方覆土層土質(zhì)比較好，以粉質(zhì)粘土為主。

3）樁端部位及底板坐落于3-1層粉質(zhì)粘土上，該土層硬塑，局部可塑，屬于中等壓縮性，中高強(qiáng)度的地基土。3-1土層的承載力特征值fak=200kpa。

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相關(guān)計(jì)算

4.1根據(jù)樁基規(guī)范第5.8.1-2條公式，不考慮樁身鋼筋的作用，取成樁工藝系數(shù)為0.70，樁身承載力驗(yàn)算如下：

1）計(jì)算樁身橫截面面積：

Ap=π*d2/4=3.14*7002/4=384845mm2

2）計(jì)算單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值：

Q≤Ap*fc*ψc=384845*19.10*0.70/1000=5145.38kN

3）計(jì)算單樁豎向承載力特征值

Ra=Q/γz=5145.38/1.35=3811.39kN

故不考慮鋼筋作用，樁身承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2樁身抗剪驗(yàn)算：

本工程共163根樁，單樁承受剪力為9119.1x1.3/163=73kN

灌注樁直徑D（mm）：

700

灌注樁截面剪力設(shè)計(jì)值V（kN.m）：

73

基樁成樁工藝系數(shù)ψc：

0.70

樁身保護(hù)層厚度c（mm）：

50

樁身混凝土等級：

C40

混凝土軸心受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ft=1.71N/mm2

樁身截面半徑：r=D/2=700/2=350mm

Vcs=αcvψcftbh0+fyvAsvh0/s

=0.7×0.7x1.71x1.76x350x1.6x350+0（不考慮箍筋作用）

=289kN

V=73kN＜Vcs

抗剪滿足要求

經(jīng)計(jì)算可知，本工程灌注樁不考慮箍筋作用仍能滿足抗剪要求。

4.3小結(jié)：

浮籠的樁基豎向承載力和抗剪滿足設(shè)計(jì)要求，但現(xiàn)有鋼筋配筋不滿足規(guī)范中的構(gòu)造規(guī)定。故提出施工措施：建議承臺邊磚胎膜外采用素混凝土回填密實(shí)。

本工程僅屬于個例，在施工過程中仍應(yīng)采取措施防止鋼筋籠上浮。

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浮力對鋼筋籠上浮的原因及采取的措施

5.1浮力產(chǎn)生的原因

鋼筋籠在樁孔中受泥漿和混凝土的浮力作用，其浮力大小與泥漿和混凝土比重、孔底泥渣清孔程度有關(guān)。

5.2采取的措施

防止樁底泥渣、泥塊過多。在灌注樁基水下混凝土施工時，混凝土將樁底的沉渣、泥塊一起向上頂起，鋼筋籠受到混凝土的沖擊作用后，沉渣、泥塊在混凝土面上形成較厚的浮漿，浮漿比重增大，對鋼筋籠重新形成的受力平衡的浮力又增大，浮漿就裹著鋼筋籠整體向上浮，從而引起其上浮。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿，通過置換孔內(nèi)泥漿來完成清孔作業(yè)，在灌注混凝土?xí)r把泥漿比重控制在1．15～1．25之間，如果孔底有砂還要進(jìn)行澇砂工作，待泥漿調(diào)均勻、泥塊攪碎，方可進(jìn)行下一道工序的施工。同時防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出落人孔中，使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，加大泥漿比重。

6攜帶力對鋼筋籠上浮的原因及采取的措施

6.1攜帶力產(chǎn)生的原因

在灌注混凝土過程中，混凝土從導(dǎo)管底端向上返，由于其密度較高，容重較大，當(dāng)鋼筋籠被埋超過一定深度時，混凝土上返就產(chǎn)生一個很大的攜帶力（動態(tài)浮力），使鋼筋籠上浮。它的大小主要取決于混凝土的初凝時間、流動性（和易性）及灌注時的溫度、混凝土總的灌注時間、混凝土灌注時的位能、灌注速度和導(dǎo)管與鋼筋籠在混凝土中的公共埋深等因素有關(guān)。

6.2采取的措施

（1）調(diào)整好混凝土的坍落度，保證初灌注混凝土的質(zhì)量。由于初灌混凝土一直處于鉆孔內(nèi)已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出現(xiàn)易離析、初凝時間短、坍落度損失大等質(zhì)量問題，時間稍長就會導(dǎo)致混凝土流動性變差，使上部的初灌混凝土出現(xiàn)凝固的趨勢。當(dāng)流動性差甚至凝結(jié)的混凝土面接觸鋼筋籠底端時，極易托起鋼筋籠上浮。一般灌注水下混凝土坍落度應(yīng)控制在18～22cm，灌注樁基的混凝土都要求有很好的和易性與流動性，以此來保證混凝土在澆注的過程中能有很好的“泛漿”，同時控制每根樁的灌注時間應(yīng)在混凝土的初凝時間內(nèi)完成。

（2）合理控制導(dǎo)管和鋼筋籠的埋深和混凝土上返速度。

當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底部時，如果導(dǎo)管埋深較淺，混凝土灌注量相對過大，將導(dǎo)致混凝土上返速度過大，產(chǎn)生很大的上沖力（攜帶力），從而托起導(dǎo)管和鋼筋籠上浮，這種狀況應(yīng)控制導(dǎo)管的提升高度，使其不超過0．85m／rain，或減少混凝土的出料量，以降低攜帶力（動態(tài)浮力）；當(dāng)混凝土面已進(jìn)入鋼筋籠時，應(yīng)盡量減小導(dǎo)管埋深，邊提升導(dǎo)管邊灌注混凝土，導(dǎo)管埋深控制在2-6m，這時只要混凝土流動性好，鋼筋籠一般不會上浮；當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端3m時，應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。合理控制混凝土上返速度，在灌注混

凝土?xí)r隨時測量孔內(nèi)混凝土面高度，嚴(yán)格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土上返的速度，減少其對鋼筋籠的攜帶能力；同時注意觀察懸吊鋼筋籠的吊筋變化情況，如發(fā)現(xiàn)吊筋有一點(diǎn)向上“攛”時，已表明鋼筋籠已經(jīng)上浮了，此時應(yīng)放慢混凝土的灌注速度，反復(fù)的用鉆機(jī)上的卷揚(yáng)機(jī)“慢提快落”導(dǎo)管，即慢慢的將浮出的鋼筋籠帶回灌注的混凝土中。

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其他因素對鋼筋籠上浮的原因及采取的措施

7.1操作不當(dāng)產(chǎn)生的原因及采取的措施

在鋼筋籠制作方面對浮籠的影響主要表現(xiàn)兩方面；一方面，堆放要防止扭轉(zhuǎn)、彎曲，堆放不宜超過兩層；另一方面，鋼筋籠入孔對接一定要順直。在這兩方面處理不好，均有可能導(dǎo)致鋼筋籠掛在導(dǎo)管上，引起浮籠。因此，施工人員應(yīng)對入孔的鋼筋籠提前檢查，嚴(yán)格把關(guān)消除此類影響。

7.2運(yùn)輸距離、氣溫產(chǎn)生的原因及采取的措施

在夏季或運(yùn)輸過程中時間較長時，應(yīng)加混凝土緩凝劑，氣溫高、運(yùn)距遠(yuǎn)，混凝土容易初凝，以至于在灌注時出現(xiàn)混凝土極易抱裹導(dǎo)管，提導(dǎo)管時帶動籠子上浮。因此遇這種情況應(yīng)經(jīng)?；顒訉?dǎo)管，加快灌注。

7.3導(dǎo)管的配置產(chǎn)生的原因及采取的措施導(dǎo)管的配置要使混凝土灌注到鋼筋籠底部時不拆導(dǎo)管，導(dǎo)管口距離鋼筋籠底較遠(yuǎn)，拆除導(dǎo)管后導(dǎo)管口進(jìn)入鋼筋籠底部以上，不可配置成拆除導(dǎo)管后，導(dǎo)管口在鋼筋籠底附近。因此事先要安排對要灌注的鉆孔樁進(jìn)行導(dǎo)管的配置，避免以上事情的發(fā)生。

7.4加固措施

采用在主筋上焊“倒刺”的方法，來防止鋼筋籠上浮，效果很好，鋼筋籠同一截面焊3～4個“倒刺”，每個籠子設(shè)兩道即可；同時加大吊筋直徑，并在井口加配重，并可焊在護(hù)筒上。

結(jié)語

在鉆孔灌注設(shè)計(jì)中，通常采用非通配筋鋼筋籠樁型。雖然這樣既可滿足樁身受力要求，又能節(jié)省鋼材；但是在混凝土灌注過程中，由于鋼筋籠在孔內(nèi)處于懸掛狀態(tài)，灌注水下混凝土?xí)r，時常會發(fā)生鋼筋籠上浮，有的少則幾厘米至十幾厘米，多則上浮幾米，直接影響鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。因此對鋼筋籠在混凝土