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常會發(fā)生“浮籠現象”，本文就某工程遇到的浮籠問題進行結構安全分析，并提出防治措施。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；浮籠現象；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層剪力墻結構，地下室為1層，底板標高為-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中風化泥質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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現場問題

現場驗樁發(fā)現，02棟樁基普遍出現浮籠現象，樁身鋼筋籠整體比圖中設計標高高出最大達2m。

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簡要分析

3.1根據《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ94-2008）第4.1.1-2條相關規(guī)定，端承型樁和位于坡地、岸邊的基樁應沿樁身等截面或變截面通長配筋。浮籠現象導致樁身鋼筋未通長，與此條規(guī)定不符。根據樁基規(guī)范4.1.1-4相關規(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算樁身受壓承載力時，樁頂以下5d范圍內的箍筋應加密，間距不大于100mm。浮籠現象導致樁身部分箍筋加密區(qū)長度不足。

3.2查得地質報告，02棟底板對應的地質報告剖面如下截圖：

3.3結合地質報告，就本工程02棟個例而言，有以下幾點有利因素：

1）樁基以5-2中風化泥質砂巖層為持力層，其巖面比較平緩，巖面標高無突變。

2）本棟樓所在范圍內基巖層上方覆土層土質比較好，以粉質粘土為主。

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

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相關計算

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

1）計算樁身橫截面面積：

Ap=π*d2/4=3.14*7002/4=384845mm2

2）計算單樁豎向承載力設計值：

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

3）計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計要求。

4.2樁身抗剪驗算：

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

灌注樁截面剪力設計值V（kN.m）：

73

基樁成樁工藝系數ψc：

0.70

樁身保護層厚度c（mm）：

50

樁身混凝土等級：

C40

混凝土軸心受拉強度設計值：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

經計算可知，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：

浮籠的樁基豎向承載力和抗剪滿足設計要求，但現有鋼筋配筋不滿足規(guī)范中的構造規(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。

本工程僅屬于個例，在施工過程中仍應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。

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。根據現場的實際情況，應采用優(yōu)質膨潤土造漿，通過置換孔內泥漿來完成清孔作業(yè)，在灌注混凝土時把泥漿比重控制在1．15～1．25之間，如果孔底有砂還要進行澇砂工作，待泥漿調均勻、泥塊攪碎，方可進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，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，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攜帶力產生的原因

在灌注混凝土過程中，混凝土從導管底端向上返，由于其密度較高，容重較大，當鋼筋籠被埋超過一定深度時，混凝土上返就產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、灌注速度和導管與鋼筋籠在混凝土中的公共埋深等因素有關。

6.2采取的措施

（1）調整好混凝土的坍落度，保證初灌注混凝土的質量。由于初灌混凝土一直處于鉆孔內已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出現易離析、初凝時間短、坍落度損失大等質量問題，時間稍長就會導致混凝土流動性變差，使上部的初灌混凝土出現凝固的趨勢。當流動性差甚至凝結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在混凝土的初凝時間內完成。

（2）合理控制導管和鋼筋籠的埋深和混凝土上返速度。

當混凝土面接近鋼筋籠底部時，如果導管埋深較淺，混凝土灌注量相對過大，將導致混凝土上返速度過大，產生很大的上沖力（攜帶力），從而托起導管和鋼筋籠上浮，這種狀況應控制導管的提升高度，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）；當混凝土面已進入鋼筋籠時，應盡量減小導管埋深，邊提升導管邊灌注混凝土，導管埋深控制在2-6m，這時只要混凝土流動性好，鋼筋籠一般不會上??；當混凝土埋過鋼筋籠底端3m時，應及時將導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

凝土時隨時測量孔內混凝土面高度，嚴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)現吊筋有一點向上“攛”時，已表明鋼筋籠已經上浮了，此時應放慢混凝土的灌注速度，反復的用鉆機上的卷揚機“慢提快落”導管，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操作不當產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兩方面；一方面，堆放要防止扭轉、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，均有可能導致鋼筋籠掛在導管上，引起浮籠。因此，施工人員應對入孔的鋼筋籠提前檢查，嚴格把關消除此類影響。

7.2運輸距離、氣溫產生的原因及采取的措施

在夏季或運輸過程中時間較長時，應加混凝土緩凝劑，氣溫高、運距遠，混凝土容易初凝，以至于在灌注時出現混凝土極易抱裹導管，提導管時帶動籠子上浮。因此遇這種情況應經常活動導管，加快灌注。

7.3導管的配置產生的原因及采取的措施導管的配置要使混凝土灌注到鋼筋籠底部時不拆導管，導管口距離鋼筋籠底較遠，拆除導管后導管口進入鋼筋籠底部以上，不可配置成拆除導管后，導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行導管的配置，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”，每個籠子設兩道即可；同時加大吊筋直徑，并在井口加配重，并可焊在護筒上。

結語

在鉆孔灌注設計中，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，由于鋼筋籠在孔內處于懸掛狀態(tài)，灌注水下混凝土時，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量。因此對鋼筋籠在混凝土