浅析桥梁桩基工程中灌注桩钢筋笼上浮

1、建材与装饰 2007 年 10 月下旬刊施工技术浅析桥梁桩基工程中灌注桩钢筋笼上浮刘 印（深圳市建业建筑工程有限公司）摘 要: 该文就某桥梁工程中灌注桩钢筋笼上浮的原因分析及控制施工问题作一些浅析，旨在进一步了解相关知识，运用于具体施工中，避免施工事故的发生。关键词: 桩基；钢筋笼；质量分析1 在桥梁工程中应用很广，且技术成熟。然而，在某些桥梁工程施工中，桩基灌注混凝土时，产生钢筋笼上浮现象，本文钢筋笼上浮进行原因分析。2 钢筋笼上浮的原因分析引起钢筋笼上浮的外力主要来源两个方面：2.1 施工机具引起的外力施工机具主要是灌注水下混凝土使用的导管，导管在往上拨时，容易钩住钢筋笼的螺旋筋和加强圈，

2、当导管往上拨时，边同钢筋笼一起往上提，这就是产生钢筋笼上浮的外力之一。2.2 施工过程中产生的外力（1）自然外力是孔内正在灌注混凝土时，导管内混凝土的压力与孔内泥浆和已灌入桩内的混凝土之间产生的压力。当混凝土灌注到孔内某深度时，便形成压力差“C”，受压力差影响，引起钢筋笼向上浮的力与浮力之和就产生自然外力“E”。（2）泥浆对钢筋笼产生一个浮力“Fl”，当钢筋笼安放到桩孔底后，它本身已排开了孔内泥浆的体积，便产生了浮力，当孔内已灌注的水下混凝土体积逐渐增加时，泥浆由孔口逐渐流出，泥浆向上涌动时会对钢筋笼产生浮力；另泥浆体积逐渐减少，然而随着泥浆的比重不断变化，这时泥浆对钢筋笼的浮力也随着泥浆比重

3、的增大而改变。（3）水下混凝土对钢筋笼产生浮力“F2”。当钢筋笼埋入孔底水下混凝土中时，由于钢筋笼本身的体积也排开了水下混凝土的体积，那么水下混凝土对钢筋笼体积也随着水下混凝土的体积逐渐增加，这时水下混凝土对钢筋笼的浮力也随之改变。（4）混凝土对钢筋笼表面的摩阻力“m”水下混凝土已灌注到某深度受到管内混凝土的压力，增加混凝土的体积，那么，某一深度以上的混凝土在管内混凝土的压力下，受挤压而向上升高，然而钢筋笼在混凝土中则是处于静止状态，这时钢筋笼的钢筋表面和与受挤向上开的混凝土之间生产了摩阻力，它随着钢筋笼被埋入混凝土中的钢筋面积而改变。（5）混凝土对钢筋笼底面压力“Y”，孔内受挤向上升的混凝土

4、同时对钢筋的底面产生了相应的压力，它等于导管内的混凝土压力与孔内泥浆和灌注的混凝土的压力差，在作用于钢筋笼的底面时，也将随着已灌注的混凝土体积而改变。3 钢筋笼受力状态下的动态分析钢筋笼在自重“W”的作用下，由吊机吊起，放入孔内泥浆中，由于它本身的体积排出部分泥浆的体积(泥浆由孔口流出)钢筋笼在泥浆中产生了浮力“Fl”，当 WFl 时，钢筋笼处于悬挂在孔口护筒上，当混凝土在经过漏斗和导管与孔内泥浆隔开，被送入孔底，混凝土在导管内的重量使孔底产生压力 P1，而孔内的混浆本身在孔底也有一个压力 P2，当 P1P2 时，孔底导管内的混凝土被压出，它对孔底泥浆产生一个反力，形成压力差 C=P1- P2

5、，由于压力差的存在，导管内的混凝土由管内被压出，当随着压力差逐渐增加，由于混凝土体积增加：孔内的泥浆由孔口逐渐流出，同时由于孔底泥浆的比重 r3E 时，表示钢筋笼仍然悬挂在孔口护筒上。（2）当 WE 时，钢筋笼已接近上浮时的临界状态，这时漏斗内须停止混凝土灌注水，应考虑提升导管。（3）W=E 钢筋笼已处于临界状态并产生了准备上浮的趋势，（4）当 WE 时，钢筋笼由准备上浮时的趋势转变为开始上浮。（5）当 WE 时，钢筋笼已经发生了上浮。4 理论计算分析（1）导管底出口处受导管内混凝土的压力：“P ”P =h r (T/m2)（1）1111（2）孔内泥浆对孔底的压力“P2”P =h(r +r )

6、/2(T/m2)（2）223（3）泥浆对钢筋笼的浮力“F1”F1=W(r2+r3)/2g(T)（3）（4）水下混凝土对孔底的压力“F2”F2=Wr1/g(T)（4）（5）水下混凝土对钢筋笼表面的摩阻力“m”m=nd(h2- h3)(T)（5）69施工技术建材与装饰 2007 年 10 月下旬刊（6）钢筋笼底面上的压力“Y”Y=(B2- b2+nd2)C/4（6）（7）水下混凝土对孔底的压力“P3”P3=(h2- h3)r1（8）孔底压力差 C=P1- P2- P3对（2）公式，孔内泥浆压力公式 P2 为孔内泥浆处于静止时，对孔底的压力公式，由于压力差 C0，孔内泥浆深度随水下混凝土表面升高，逐

7、渐由孔口流出，流出的泥浆为 r2,剩余的为 r3，所以泥浆在逐渐增大。对（3）公式，泥浆对钢筋笼产生的浮力 F1，当孔内泥浆比重改变后，浮力 F1 也随之改变。5 对钢筋筋上浮采取质量控制（1）由于钢筋筋笼的上浮与泥浆对钢筋笼产生的浮力“Fl”有关故此在控制孔内泥浆的比重就十分重要：泥浆比重在钻孔清孔灌注混凝土过程的各个阶段的技术要求有所不同，产生的作用也有所区别：在钻孔过程，钻孔泥浆一般由水、粘土(或膨润土) 和添加剂按适当配合比配制而成其性能指标可参照下表选用：泥浆性能指标钻孔方法地层情况粘主含砂胶体失水率泥皮厚静切力酸碱度相对密度（Pa率（ml/（mm/率（%）（Pa）（PH）S）（%）

8、30min）30min）正循环一般地层1.051.2016228496521.02.5810易坍地层1.201.45192884965235810一般地层1.021.06162049520312.5810反循环易坍地层1.061.10182849520312.5810卵石土1.101.15203549520312.5810推钻冲抓一般地层1.101.20182449520312.5811冲击易坍地层1.201.40223049520335811（2）几个应注意的问题钢筋笼上浮与钢筋笼自身制作条件有关a.钢筋笼生产最好在硬化场地或在平整后的场地上直接铺设方木，并在方木上进行生产。b.钢筋笼的加强

9、箍肋的间距除按设计要求布设外，亦可依据现场钢筋笼制作长度而定。c.加强箍肋必须设在主筋的内侧，环形筋在主筋的外侧，加强箍肋应同主筋进行焊接不是绑扎。d.钢筋笼保护层，所用形式根据地质情况而定。在安装钢筋笼时应注意a.将钢筋骨架顶端焊固在护筒上，或适当减少钢筋笼下端的箍筋(一般是指下端 2m 范围内)。b.起吊前应对清孔后的泥浆，孔底沉淀厚度进行检测。c.钢筋笼可分次入孔或一次入孔，在起吊设备允许的情况下尽量采取一次吊装。d.下放钢筋笼时要缓慢均匀，根据下笼深度，随时调整钢筋笼入孔的垂直度，尽量避免钢筋笼倾斜及摆动，以防塌孔。e.起吊时要统一指挥，注意安全，钢筋笼下端宜提前绑 24根绳，以便人工

10、平衡其稳当入孔。f.钢筋笼应牢固定位，当提升导管时，必须防止钢筋笼被拨起。灌注孔内水下混凝土过程最容易引起钢筋笼上浮。因此在这道工序中应要注意：a.首先应检测成孔后护筒顶标高，根据护筒顶标高，设计桩底标高，设计桩顶标高，设计钢筋笼顶标高，预留破桩头的高度等数据，计算出钢筋笼顶标高，混凝土浇注顶标高，及确定这两个控制面。b.检查砂、石、水泥用量及质量是否满足要求，并根据现场原材料含水量调整现场配合比。c.检查泥浆比重是否符合清孔中所提供的指标，并检查下沉钢筋笼孔底沉淀层厚度，对不能满足要求的重新清孔，直到满足要求为止。同时要注意坍孔。d.对有外加剂的混凝土要提前分袋称好，每次拌合混凝土所需外加剂的重量，以便保证施工时的准确及时，进一步保证混凝土的质量。e.导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内深 1.3 倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受混凝土时最大的压力 P 的 1.3 倍。f.导