鉆孔灌注樁“浮籠現象”的預防措施

唐貴川

（上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海市200232）

鉆孔灌注樁“浮籠現象”的預防措施

唐貴川

（上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海市200232）

樁基礎施工中，小樁徑“半截鋼筋籠”和樁長較短的鋼筋籠，在灌注水下混凝土施工時，由于各種原因經常發生鋼筋籠上浮。“浮籠現象”改變了樁基礎的結構受力情況，嚴重的會造成返工，其危害性較大。探討總結“浮籠現象”的預防措施，經過比較分析最后精選出使用鋼筋定位器的方法預防鋼筋籠上浮。該方法消耗的材料極少，操作簡單易學，既確保了灌注混凝土質量，又有利于提高經濟效益，并能夠有效預防“浮籠現象”的發生。

樁基礎；浮籠現象；預防措施；經濟性

0　引言

現在的橋梁工程基礎結構多采用樁基礎，而樁基礎施工又多采用鉆孔灌注樁的施工工藝，在鉆孔灌注樁施工過程中經常會發生“浮籠現象”，通常“浮籠現象”在施工過程中發生時是不可逆轉的，少量的浮籠（200mm內）通過設計驗算通常可以繼續使用。

在鉆孔灌注樁施工過程中，鋼筋籠上浮的預控很重要。雖然很多施工單位在施工過程中采取各種措施加以控制，但鋼筋籠的上浮現象常有發生。鋼筋籠上浮之后，就會使得鋼筋籠的有效受力長度減小，上部加密鋼筋區有效長度減少，有可能超出設計及規范要求，直接導致鉆孔灌注樁基礎的質量不合格。

“浮籠現象”比較嚴重的情況發生后，通常只能夠進行返工處理；這樣既浪費了大量的人力、財力，而且耽誤了正常的施工進度，其危害性較大。而且“浮籠現象”在施工過程中不容易發現，開挖后才發現處理的成本就很高了，損失也較大。為此總結了“浮籠現象”的預防措施如下，供大家參考。

1　“浮籠現象”的成因分析

1.1鋼筋籠結構原因

對于鋼筋籠主筋直徑較大（25mm及以上），鋼筋籠長度大于25m，樁徑大于1.5m的樁基礎，由于鋼筋籠的自重較大，在灌注水下混凝土時極少發生“浮籠現象”，對于這類鋼筋籠在此我們不做分析。

容易發生“浮籠現象”的鋼筋籠結構有兩種形式：

（1）樁基礎樁長小于25m，主筋直徑為16～20mm，樁徑為0.8～1.25m，鋼筋籠的自重較小，在首盤封底混凝土灌注時較容易發生“浮籠現象”，且這種現象發生后不可逆轉；

（2）樁基礎樁長大于25m，主筋直徑為16～20mm，樁徑為0.8～1.25m，鋼筋籠長度為20m左右（俗稱“半截鋼筋籠”），鋼筋籠的自重較小，在混凝土灌注到鋼筋籠底部時較容易發生“浮籠現象”，且這種現象發生后很難消除。

1.2地質原因

樁基礎所在地層中存在礫石層、粗砂層、中砂層、細砂層、粉砂層、粉土層、滲水層等不良地質條件，為了防止鉆孔發生塌孔現象，需要使用較高黏度、較大比重的泥漿時，泥漿的含砂率較大，且清孔時不能夠把泥漿濃度過于降低。

1.3施工原因

（1）水下混凝土配合比初凝時間較短，混凝土灌注時的塌落度較小（小于160mm）；水下混凝土灌注到半截鋼筋籠底部時，因混凝土灌注時間間隔太長，混凝土頂面趨于黏稠，對鋼筋籠的握裹力增加較大；如果此時導管底端未及時提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升，同時也帶動鋼筋籠上移；在孔內混凝土面與鋼筋籠的底部接觸并上升的這個過程中，如果澆注速度過快造成孔內混凝土面上升的速度過快，混凝土對鋼筋籠向上的壓力就有可能大于鋼筋籠的自重，引起鋼筋籠上浮。

（2）泥漿二次清孔時，各項指標不合格，造成泥漿濃度較大，混凝土表面沉渣較厚形成硬殼，水下混凝土灌注阻力較大。

（3）導管采用法蘭盤連接，法蘭盤掛住鋼筋籠底部或內側加強筋等，提升導管時帶動鋼筋籠上浮。

（4）鉆孔時因為超鉆深度較大，灌注水下混凝土時，為了確保首盤混凝土的灌注能夠成功封底，導管底口位置（距離孔底300～500mm）實際是在鋼筋籠底部以下位置，首盤混凝土的灌注速度很快，且不能夠改變；首盤混凝土灌注時強大的沖擊力帶動鋼筋籠上浮。

（5）特殊部位混凝土采用泵送灌注，泵管直接插入導管泵送混凝土，造成混凝土上升形成較大的脈沖動能。

（6）鋼筋籠頂部定位吊環筋只有防止鋼筋籠下沉的作用，沒有防止鋼筋籠上浮的定位作用。

2　“浮籠現象”的預防措施

2.1浮籠常規預防措施

（1）水下混凝土的配合比選定非常重要，根據拌合站到施工現場的運輸距離及交通條件，通常擬定的配合比初凝時間應在6～10h，塌落度應為180～220mm，且混凝土的粗骨料粒徑不宜過大，最大粒徑控制在31.5mm以下，可采用卵石作為粗骨料，混凝土的和易性要好，添加減水劑增加混凝土的和易性；施工現場應檢查混凝土塌落度是否符合要求，且和易性好才允許進行水下混凝土的灌注施工，并保證混凝土灌注的連續性。

（2）二次清孔后泥漿各項指標檢測合格后才允許進行混凝土灌注施工。

（3）推薦采用螺旋絲扣連接導管，杜絕采用法蘭盤連接導管，防止法蘭盤掛住鋼筋籠， 當導管提升困難時應及時旋轉導管，不可硬提。

（4）嚴格控制鉆孔深度不超過設計值的300mm以內，杜絕導管底口灌注混凝土時處在鋼筋籠底部以下的現象發生。

（5）灌注混凝土的過程中要注意對鋼筋籠的吊環筋進行觀察，發現吊環筋上口沒有緊貼支撐鋼管或其他支撐構件時應立即暫停混凝土灌注施工，采取輔助措施控制鋼筋籠繼續上浮，防止因鋼筋籠上浮量過大造成樁基礎報廢事故的發生；特別注意首盤封底混凝土灌注和鋼筋籠底部灌注時間點的觀察。

（6）對施工人員和作業工人進行技術交底，加強培訓，提前告知防止鋼筋籠“浮籠現象”預防及應急處理措施。

2.2半截鋼筋籠預防措施

（1）在半截鋼筋籠底部增加2.5m以上的副籠（主筋為主籠的1/3～1/5根，部分設計圖紙有這種設計），灌注混凝土時混凝土面先握裹副籠，混凝土面到達主籠底部時，提升導管使管口底部處在副籠底和主籠底之間繼續灌注混凝土，且放慢混凝土灌注速度，這種方法能夠有效預防浮籠現象的發生。

（2）鋼筋籠無副籠時，灌注到鋼筋籠底部時降低混凝土灌注速度，等混凝土面超過鋼筋籠底部2.5m以上時，提升導管使管口底部處在鋼筋籠底0.5～1m以上后繼續灌注，距離鋼筋籠底2m以上時恢復正常灌注速度。

（3）鋼筋籠吊環鋼筋采用不小于16mm的鋼筋制作，并使用4根和鋼筋籠焊接，孔口穿鋼管并進行壓制或焊接在鋼護筒上，防止鋼筋籠的上浮。

（4）將鋼筋籠上口用鋼筋焊接在鋼護筒上，也可有效防止鋼筋籠上浮。

（5）在鋼筋籠下部焊1～3根10mm圓鋼通到底，圓鋼下面再焊上一段20cm長的16mm的鋼筋，要焊在中間（T字焊接），這樣就像是一錨釘錨入混凝土，能夠有效防止鋼筋籠的上浮。

（6）可采用在鋼筋籠的主筋上焊“倒刺”的方法來防止鋼筋籠的上浮，鋼筋籠同一截面焊接3～4根“倒刺”即可，每個鋼筋籠設2～4道。

（7）用鋼管套入鋼筋籠頂口主筋，鋼管上壓枕木、土袋等，孔口常備15～30個土袋，或者把鋼管焊接在鋼護筒上面，能夠有效防止鋼筋籠的上浮。

2.3短鋼筋籠預防措施

（1）在鋼筋籠的底部加焊橫向的十字架鋼筋，這樣灌注混凝土對鋼筋籠有一個向下的沖擊力，增加了鋼筋籠抗上浮的能力，可以有效預防鋼筋籠發生浮籠現象。

（2）鋼筋籠吊環鋼筋不加強，而是采用1根不小于16mm的鋼筋制作成U型，焊接在鋼管的一端（見圖1）；用U型一頭頂在鋼筋籠頂部的加強鋼筋箍上面，另一頭焊接在鋼護筒上面，防止鋼筋籠的上浮（見圖2），每次使用2～4根鋼筋定位器，能夠預防鋼筋籠發生“浮籠現象”。

圖1　鋼筋籠定位器

3　預防措施的經濟性比較分析

措施一：原設計圖紙有副籠不增加費用，假如無此設計內容增加費用很多，該項措施很不經濟。

圖2　鋼筋籠定位器安裝示意圖

措施二：不增加費用（延長施工作業時間，增加工人勞動強度），但是需要準確地測定混凝土表面的高度，實際操作過程中存在較大困難，而且具體作業工人很難接受采納此措施。

措施三：增加吊環鋼筋的消耗材料和人工費用支出，不利于提高經濟效益，雖然增加的吊環鋼筋在鑿出樁頭后可以回收處理，但是浪費比較大，而且要前期投入較多的鋼筋，不利于資金的周轉。

措施四：增加鋼筋的使用量加大，而且操作比較困難，鋼筋焊接在鋼護筒上和施工完后的拆除工作，人工費用的支出增加較大。

措施五：樁基礎較長時，實際操作較困難，而且增加的圓鋼和下錨有可能影響鋼筋籠和導管的安裝施工，導管上提時有可能纏繞上，存在較多不確定因素。

措施六：增加鋼筋的使用量，不僅增加了焊接人工費用，且該方法在安裝鋼筋籠時會對成孔的泥漿護壁造成局部破壞，存在塌孔的風險，為抵抗鋼筋籠上浮“倒刺”會造成局部孔壁破壞，風險較大不可取。

措施七：增加土袋費用，鋼管要套入主筋比較難操作，單根主筋受力集中，土袋影響水下混凝土的灌注施工作業面。

措施八：增加鋼筋使用材料及人工費用，當鋼筋籠下部焊上十字架鋼筋后，會影響導管的下落深度，對于二次清孔帶來麻煩，造成孔底沉渣厚度增加，而且下導管時操作不注意也很可能將十字架鋼筋損壞，使它失去應有的作用。當采用劍球筏施工時還會影響劍球的上浮，造成一定的質量隱患。鉆孔超挖深度較大時該方法不能夠實施，一般使用這種方法比較少。

措施九：混凝土灌注完成后把鋼筋定位器從鋼護筒上敲下來拔出，這樣可以反復使用，同時可以通過觀察U型頭部混凝土的深度判定樁頂超灌深度是否滿足施工要求。這種方法所消耗掉的材料幾乎為零，人工使用也極少，操作簡單容易推廣，現場施工作業人員樂意接受，同時提高了水下混凝土的灌注速度，杜絕了很多人為因素的干擾，既確保了灌注混凝土質量，又有利于提高經濟效益，并能夠有效防止“浮籠現象”的發生。該措施同時適用于“2.2半截鋼筋籠預防措施”，且在混凝土灌注到鋼筋籠底部時不需要降低混凝土灌注速度，按照正常灌注速度施工即可。

4　結論

綜上所述推薦采用措施九，即鋼筋籠吊環鋼筋不加強，而是采用1根不小于16mm的鋼筋制作成U型焊接在鋼管的一端（見圖1）；用U型一頭頂在鋼筋籠頂部的加強鋼筋箍上面，另一頭焊接在鋼護筒上面（見圖2），防止鋼筋籠的上浮，每次使用2～4根鋼筋定位器，能夠預防鋼筋籠發生“浮籠現象”。

U445.55+1

B

1009-7716（2015）01-0116-03

2014-09-30

唐貴川（1974-），男，重慶人，高級工程師，從事市政工程監理工作。