水下灌注桩发生断桩事故的原因与教训

水下灌注桩发生断桩事故的原因与教训水下灌注桩实际上是建筑物基础的一部分或本身就是独立的桩基础，其主要作用是提高建筑物的牢固性、减少沉降，因此大大提高了建筑物的安全和使用寿命。水下灌注桩因具有承载力高、施工方便等优点，在我国桥梁、高层建筑等工程中被广泛应用。为保证桩的承载力达到设计要求，水下灌注桩成型后混凝土结构实体必须是一个完整的整体。在施工过程中，若某种原因导致混凝土桩身某一部位出现严重缺陷，则会因混凝土整体性问题造成达不到设计要求，这就是所谓的断桩。因此，一旦混凝土灌注后，应连续进行，否则先灌入的混凝土如果等待时间过长，或施工中导致桩身夹泥，就容易造成断桩。断桩必须报废，并根据实际情况采取处理措施，可在原位置重新钻孔和灌注混凝土，也可在相邻的位置补2～4根桩替代。发生断桩处理不易，损失大，因此在灌注过程中运用合理的控制措施以确保桩身质量显得十分重要。一、造成断桩事故的原因分析水下灌注桩发生断桩事故主要原因分析如下：（1）导管使用后未清洗干净。如果导管附有较厚的混凝土残留物，将缩小导管内径，内壁的凹凸不平容易导致混凝土灌注不畅而堵塞。每次灌注后应对导管内外进行彻底清洗。（2）导管使用前未进行试压检验。导管使用前应在水压力为0.6～1.0MPa下进行试压检验，检验导管是否漏水，如果导管漏水必须经处理，否则在灌注过程中会产生混凝土拌合物浆骨分离，不仅容易产生堵管和断桩事故，而且将大大降低混凝土强度。（3）导管埋入混凝土的深度过大。导管埋入混凝土的深度在2～6m为宜，如果导管埋入混凝土的深度超过6m，可能就会引起堵管。同时应注意导管不得提出混凝土面，否则桩身会因夹泥而造成断桩。（4）混凝土拌合物性能不良容易引起堵管，产生拌合物性能不良的主要原因及相应措施有：①砂率过小。水下灌注桩混凝土砂率不宜小于40%，也不宜大于50%，并宜使用中砂生产混凝土。②胶凝材料用量少。为确保混凝土拌合物具有足够的流动性和良好的和易性，胶凝材料总用量不宜少于350kg/m3；并应适当掺加外加剂，如减水剂、缓凝剂等。③混凝土拌合物严重离析或坍落度过小。灌注时，混凝土拌合物坍落度应控制在（200±20）mm范围内，不得使用坍落度小于180mm、和易性不良或已离析的混凝土灌注。④混凝土初凝时间太短。混凝土拌合物初凝时间不宜小于8h，且1h坍落度经时损失不大于20mm，否则容易产生堵管事故。⑤不宜使用最大粒径大于40mm的粗骨料生产混凝土。由于水下灌注桩混凝土属于大流动性混凝土，因此粗骨料粒径过大容易引起浆骨分离，无法获得匀质性良好的拌合物。（5）混凝土中有大块物体进入导管。灌注漏斗中应放置箅子，以防混凝土中有大块物体进入导管造成堵管。（6）混凝土供应不及时。水下灌注桩应连续灌注混凝土，中途停顿时间不宜大于30min。如果供应不及时造成等待时间过长，先灌注在导管中的混凝土拌合物就会随着时间的延长流态变差，容易造成阻力大而堵管。（7）土质较松散，使混凝土在灌注过程中发生孔壁坍塌而夹泥。（8）在灌注过程中，应匀速向漏斗内灌注混凝土，若突然灌注大量的混凝土，导管内空气不能立即排出，容易发生堵管。二、工程实例2.1事故说明某匝道桥工程，水下灌注桩每根桩的混凝土量均超过70m3，采用预拌混凝土灌注。施工过程中前期一切正常，但灌注到170根以后，3天中发生了二次堵管事故，并造成断桩。2.2堵管原因通过现场观察，堵管后拔出的导管在敲击下不仅有混凝土流下，而且还有许多稀浆，说明导管密封不严；另外还从混凝土中找出不少厚度达20～30mm早已硬化的块状物体，一面呈弯曲形且光滑，而另一面则凹凸不平，能够明显看出是附着在导管上未清除干净的混凝土残留物。发生堵管的真正原因不言而喻，是附着在导管上的混凝土残留物在新拌混凝土的灌注过程中发生集中脱落，在这种情况下，即使导管不漏水也会导致堵管，是施工操作人员懒散或缺乏责任心造成的事故，同时也暴露出施工单位在管理或经验上存在问题。2.3结果处理由于造成两根断桩均是在灌注第一车混凝土快结束时发生的，其灌注高度不高，且时间不长，处理方法是用吊车将钢筋笼拔出，然后用钻机往下钻，并用反循环倒吸混凝土的措施，排除部分已浇的混凝土，钻至原来的深度后检查沉渣厚度，符合要求再下钢筋笼，重新灌注混凝土。如果断桩位置离设计标高较近，处理方法是待混凝土具有一定的强度后，挖开桩周围的土，然后进行支模接桩。接桩时桩顶必须经处理，既凿除混凝土强度低的部分，整理好钢筋，支模后将混凝土灌注到设计标高处。如果土层开挖困难，或预计挖土会引起邻近桩的倾斜，应采取补桩。凡是断桩后经处理过的成桩，应逐一进行承载力试验，检验其承载力是否达到设计要求。2.4经验教训在发生第一次堵管事故后，工程监理、施工单位和搅拌站相关人员召开了事故分析会议，会上监理和施工单位人员将矛头直指搅拌站，认为搅拌站在原材料及混凝土生产质量控制方面存在严重问题，应承担主要责任，而对搅拌站提出的是导管在使用前未清除干净所致不予重视。当发生第二次堵管并从导管中敲下许多较厚的混凝土残留物，同时又有许多稀浆从管中流出后，他们都沉默了（没人再说搅拌站有责任），并更换了操作人员和导管，此后的施工一切顺利。通过这两起事故，总结经验教训如下：2.4.1施工单位（1）施工前必须对所有操作人员进行技术交底，使每一位操作人员懂得水下灌注桩的施工要点和成型技术。（2）必须严格按有关标准规范进行钻孔、清孔和灌注混凝土，特别注意导管使用后的清洗，使用前的拼装和试压，以及导管提拔时的混凝土埋入深度（避免导管埋入过深或提出混凝土灌注面）等。（3）应安排专人负责监督、指导各个环节的施工操作，保证混凝土灌注的顺利进行。（4）应安排专人验收混凝土拌合物，发现拌合物不符合要求时，对于离析的应拒收，而对于坍落偏小的可由搅拌站现场服务人员用减水剂调整至合格后方可灌注。2.4.2供货单位（1）严格按有关标准规范设计配合比，把好原材料质量和混凝土出厂检验关，确保混凝土拌合物具有足够的流动性和良好的和易性，坍落度符合灌注要求且保持稳定，决不允许将不良的混凝土拌合物交付使用。（2）为了维护公司经济利益，免于名誉受损，在水下灌注桩混凝土灌注过程中，搅拌站应派专人到施工现场跟踪服务。一是保证交付的混凝土拌合物符合要求；二是合理调配运输车辆，确保混凝土的连续供应；三是在混凝土灌注过程中发生异常情况时，以便掌握情况并及时将信息