唐山市规划建筑设计研究院063000
摘要：结合后屯石矿桥灌注桩的施工实践，深入分析了灌注桩断桩形成的原因，分析了浅部断桩常用的处理方法。并结合该工程的现场情况，采用了旋挖钻桩芯钻井法进行断桩处理的方案，解决了此次断桩事故。
关键词：钻孔灌注桩；断桩原因；断桩处理方案
钻孔灌注桩是现代桥梁设计中常用的基础结构形式，桥梁通过桩基将墩台传来的外力传到持力地层中，以满足地基强度、稳定性要求并控制地基沉降。桩基础为桥梁承受上部荷载的主要构件，因此桩基础的施工质量成为整座桥梁工程质量的关键环节。但由于桩基属于隐蔽工程，施工受地质、地形、水文条件、施工经验的影响较大，且施工工艺相对复杂，导致经常出现缺陷甚至断桩。对缺陷或断桩采取处理、补救措施是桥梁设计、施工经常面临的问题。
一、工程概况
后屯石矿桥是唐山二环路跨越后屯石矿矿坑的重要工程节点，桥梁分为两幅，双向六车道，设计标准为城市主干路。桥梁上部结构为单跨40m的组合式小箱梁结构，桥梁全长为440m，单幅宽度为13.5m。N8#墩为北幅桥8#墩，承台下设置4根直径1.8m的桩基，桩基横桥向间距为7m，纵桥向间距为4.5m。桩长为23m，桩顶高程为6.57m，桩底高程为-16.43m，桩基混凝土为C30。
N8#墩2#桩基灌注完成后，对桩基进行声波检测，检测结构表明桩基高程-0.93~-0.33范围为断桩。
二、断桩原因
1、桩底清孔不彻底
桩基所在场地地层为石灰岩层，分为强风化石灰岩层、微风化石灰岩层。桩基成孔采用旋挖钻机干作业旋挖成孔。钻机成孔分两步进行，第一步旋挖直径为1.2m钻孔，完成后再进行扩孔，扩孔到1.8m桩径，完成最终钻孔。钻孔在扩孔的过程中，通过牙轮筒钻将需扩孔部分的岩层磨碎，最终形成1.8m直径的钻孔。孔底会堆积一层钻渣（岩屑和岩粉），通过筒式钻头清孔时，桩底中间位置钻渣清理干净，桩底四周留有少量的钻渣，造成桩底清孔不彻底，通过旋挖机清孔后未进一步采取措施，例如增加吸泵或吸污机进一步清理桩底残渣。
2、混凝土灌注过程中标高计算错误
桩基混凝土灌注按照水下混凝土标准进行组织配置、运输、灌注，采用导管法干孔浇筑。导管开始浇筑混凝土时，尤其是桩底位置混凝土由中心位置向桩孔四周进行扩散，考虑到桩底四周石粉质量较轻，会被向四周扩散的混凝土挤占到混凝土上部，这样就在混凝土顶面形成了一个石粉残渣层。正常施工过程中，导管埋深合理情况下，混凝土顶面的石粉残渣层会被顶到桩顶位置。但由于施工过程中，对混凝土灌注提升标高计算错误，在桩基高程-0.93~-0.33范围导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现场形成夹层断桩。
综上分析，此次断桩形成原因是清孔不彻底，加之混凝土灌注过程中出现导管拔脱提漏现场，最终形成了2#桩基高程-0.93~-0.33范围断桩事故。
三、断桩处理一般方法
1、设置扁担桩法
保留原断桩并将其废除，根据设计要求在2#桩南北两侧进行补桩，桩顶设置承台，形成扁担桩，扁担桩顶承台与原设计承台同时浇筑，形成一体。采用此方法可以满足桥梁基础承载力的要求，但成本高，施工周期长，另外考虑到桩基的不均匀沉降，此方法在高速公路项目已经不再推荐使用。相对于其它处理方案，此方案要谨慎选择。
2、接桩法
考虑到断桩位置距离桩顶高度不是太大，可以将断桩位置以上混凝土全部人工或机械破除，然后将破除混凝土重新浇筑。此处理方案能较好解决断桩问题，但是破除混凝土较困难，费用高，处理周期长。
3、桩芯钻井法
此方法适用于较大桩径的断桩处理，本工程桩径为1.8m，适合此处理方案。即在桩基中心位置（核心混凝土）采用人工或机械钻出一个直径为100cm的井，作为施工洞，施工洞深度超过缺陷部位1m。施工人员通过施工洞将缺陷部位的夹层混凝土凿除，露出新鲜密实混凝土后，通过桩基中心竖井浇筑微膨胀混凝土，边浇筑边振捣。
针对以上三种处理方案，项目部根据现场实际情况，并从经济、技术、施工周期等多方面比选后，认为方案三造价低、施工工艺简单、处理周期短。因此，项目部决定采用方案三进行桩基处理。
四、方案实施
桩基中心钻出直径100cm的井作为施工洞，施工洞直径选择100cm，首先考虑施工洞区域为桩基核心混凝土区，不影响桩基上部区域抵抗弯矩荷载；其次方便施工人员及相关设备的进出。
施工洞的钻孔常规方法采用风镐或水钻进行人工分块凿孔，进度慢，完成凿孔需要大约一周时间。由于现场桩基钻孔采用旋挖钻，项目部考虑采用旋挖钻取芯（此种方法需现场具备适用于岩石的旋挖钻）。采用旋挖钻取芯，可以准确定位，垂直度高，进度快，完成钻孔大约用时10小时，大大节约了处理时间。桩基钻芯深度直至缺陷位置以下1m位置，施工人员可站在施工洞底直接将桩基缺陷部分凿除，方便施工。采用旋挖钻进行桩芯钻孔，不但大大缩短了处理时间，还避免了人工钻孔的诸多不便。
桩芯钻孔完成后，开始架设垂直运输架、通风及照明设备，通风一段时间后，施工人员下到施工洞洞底，将桩基缺陷部位凿除，直至露出新碴密实混凝土面，并用钢刷清理混凝土面，最后用水冲洗干净。将洞底杂物清理干净后，采用串通向施工洞灌注混凝土，边灌注边振捣直至浇筑到桩顶。为保证后浇筑混凝土与原混凝土连接效果，后浇混凝土采用微膨胀水泥。桩基前后处理时间为1天，大大提高了效率。桩基处理完成15天后，再次对桩基进行了超声波检测，检测结果显示处理后桩基为Ⅰ类桩。表明此次桩基处理是成功的。
五、结语
桥梁桩基施工在桥梁施工中至关重要，施工人员一定要给予足够重视。但由于桩基施工受多种因素的影响，产生缺陷或断桩有时也不可避免。遇到缺陷或断桩时，一定要根据现场实际情况选择安全有效、经济合理的处理方案。
每座桥有每座桥的特殊性，并不是所有桥梁浅部断桩处理都适合采用桩芯钻井法。该工程采用桩芯钻井法进行断桩处理，成功通过了桩基的超声波检测，证明此方法合理可靠，可以参考应用的类似的缺陷桩基处理。
参考文献：
[1]张萍，桥梁钻孔灌注桩断桩事故处理方案，煤炭工程，2014.
[2]吴海灵，钻孔灌注桩群桩深部断桩的处理，桥梁隧道，2011.