桩基钢筋笼上浮原因分析及预防控制措施

桩基钢筋笼上浮原因分析及预防控制措施1、编制目的在钻孔灌注桩基础施工过程中，灌注混凝土时钢筋笼上浮现象时有发生，少则上浮几厘米至十几厘米，多则上浮几十厘米甚至过米，钢筋笼上浮程度的大小对桩的使用价值影响不同。轻微上浮一般不致影响桩的使用价值,但钢筋笼上浮过大会影响桩的使用价值。灌注中一旦发生钢筋笼上浮,一般是不能纠正的,所以应当了解分析钢筋笼上浮的原因，从源头入手，控制预防钢筋笼上浮，以保证钻孔灌注桩质量达到要求。2、编制依据2.1《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50－2011；2.2《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1－2017；2.3《公路工程施工安全技术规程》JTGF9-2015；2.4《两阶段施工图设计》；2.5本公司建设同类及类似工程的施工经验、科技成果及拟用于本合同工程施工队伍的施工设备和技术力量等情况。3、钢筋笼上浮的原因在钻孔灌注桩施工过程中，钢筋笼上浮是钻孔灌注桩常见质量问题之一。但造成钢筋笼上浮的原因有很多。3.1混凝土灌注速度和间歇时间控制不当造成钢筋笼上浮在混凝土灌注初期应尽量放慢灌注速度,因为混凝土拌合物具有典型的流变特性,如果灌注速度过快,混凝土在孔内上升时对钢筋笼产生的摩擦力会大大增加,同时井孔内泥浆向上流动时对钢筋笼的摩擦力也会大大增加,而此时钢筋笼在导管底口以下混凝土内还没有足够的埋深,容易造成钢筋笼上浮。当钢筋笼在导口以下有足够埋深后,应适当加快混凝土灌注速度,因为如果灌注时间过长,首批灌注的混凝土流动性降低,对钢筋笼的摩擦力增加。如果超过混凝土的初凝时间,混凝土则会逐渐失去塑性,并且与钢筋笼之间产生一定的粘结力,在后续混凝土灌注时,钢筋笼就有可能随这部分混凝土一起上升。如果间歇时间过长,同样会使混凝土流动性降低,粘聚力增加,对钢筋笼的摩擦力增加,引起钢筋笼上浮。3.2钻孔后清孔方面的问题造成钢筋笼上浮成孔后为保证混凝土的灌注质量,必须进行清孔,以降低泥浆稠度和清除孔底沉淀层。如果孔底沉淀层厚度过大,则钢筋笼不能下达到设计高程。在首批混凝土灌注时,如果混凝土下灌过快,导管内泥浆会冲击孔底使沉渣上翻,对钢筋笼产生较大的冲出浮托作用；如果孔内的泥浆稠度较大,流速较大的泥浆在孔内向上流动时对钢筋笼的摩擦力大,极易造成钢筋笼上浮。3.3孔斜原因造成钢筋笼上浮在成孔过程中，钻机的摆放、地盘的坚实度、钻头连接的松紧度、地层（土层中夹有大孤石等）等原因都可以造成钻孔偏斜。由于钻孔偏斜，钢筋笼下放时，挂蹭支于孔壁，下放不到位。另外，由于钻孔的偏斜，在起拔导管时，导管很容易挂着钢筋笼，使钢筋笼向上产生了位移，造成钢筋笼上浮。3.4孔口基础设置造成钢筋笼上浮孔口基础设置，往往在不经意间，造成了钢筋笼的错位。不是上浮就是下沉。各种标高计算后，包括钢筋笼的吊筋、穿吊筋的横杆、放横杆的枕木，这些硬件设施具备后，还有一些是我们不能忽略的：枕木放置位置，它是放在地面，而不是放在护筒上（以护筒上边缘作基准面），这个高差一定要计算，枕木万万不能放在护筒上，因有的钢筋笼重达数吨，放在护筒上，一定会产生位移变化。即使枕木放在地面，也得考虑孔口地表的坚实度，重达数吨的钢筋笼同样能使软基下沉。有的，由于考虑了软基因素，而没有采取好措施，理想化的加高软基，结果加的过高，人为的造成了钢筋笼上浮。3.5灌注过程中导管底口位置不当造成钢筋笼上浮钢筋笼上浮在灌注混凝土过程中，当混凝土面到达钢筋笼底部附近时，此时导管的埋深控制很关键，其实，也就是导管底口距钢筋笼底部的距离，该距离在一米左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力很大，并以一定的速度向上顶升，推动钢筋笼上浮。在混凝土灌注过程中，当混凝土面上返到达钢筋笼底端时，由于导管埋深较浅，混凝土灌注量相对过大，导致混凝土上返速度过大，产生很大的上冲力，从而托起导管和钢筋笼上浮。3.6灌注导管埋深过大造成钢筋笼上浮在混凝土灌注过程中，当混凝土面和导管底端都进入钢筋笼内之后，如果导管埋深过大，将很容易造成钢筋笼上浮。如果导管起拔不及时，埋深过大，其上层混凝土因浇筑时间较长，就接近初凝，开始硬化。这样，在混凝土表面就形成了和易性极差的一层硬壳，表面形成的硬壳混凝土对钢筋笼有相当大的握裹力，新灌注的混凝土自导管中流出后，将以一定的速度向上顶升，推动钢筋笼上浮。3.7混凝土质量不合格造成钢筋笼上浮灌注混凝土质量差，对于易离析、坍落度偏差过大的混凝土，很容易造成钢筋笼上浮。其原因是由于初灌混凝土一直处于钻孔内已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出现易离析、初凝时间短、坍落度损失大等质量问题，时间稍长就会导致混凝土流动性变差，使上部的初灌混凝土出现凝固的趋势。当流动性差甚至凝结的混凝土面接触钢筋笼底端时，极易托起钢筋笼上浮。另外混凝土离析层和易性极差，容易形成一层石块堆积层，它裹卡着钢筋笼，新灌注的混凝土自导管中流出后，同样以一定的速度向上顶升，带动钢筋笼上浮。3.8钢筋笼及导管下放偏位造成钢筋笼上浮上浮无论是钢筋笼或导管,向孔内下放时，位置都不能发生偏差，一旦发生偏差，在灌注混凝土过程中，起拔导管时，很容易发生导管挂钢筋笼的情况，从而造成钢筋笼上浮。3.9钢筋笼上端吊筋未固定牢造成钢筋笼上浮钢筋笼的上端吊筋在孔口未固定牢，当提升导管时容易被导管挂住而一同提起，从而导致钢筋笼上浮。3.10粉细砂层塌落造成钢筋笼上浮当地层中存在粉细砂层时，若泥浆密度偏小，塌落的粉细砂则会铺在混凝土面上，从而形成具有一定厚度的垫层，垫住钢筋笼。随着混凝土面的上升，同样会托起钢筋笼一起上浮。4、钢筋笼上浮的造成后果根据钻孔灌注桩的施工实践证明，钢筋笼产生上浮一般出现在混凝土灌注初期，如果这段时间不出现此种现象，随着钢筋笼在混凝土中埋深增加，再出现此种质量问题的可能性很小。因此，在混凝土灌注初期应特别注意。如果发现产生了钢筋笼上浮问题，应立即采取相应措施，否则将会造成严重的后果。钢筋笼上浮所产生的严重后果主要有以下几种:(1)钢筋笼上浮影响钻孔灌注桩的整体承载能力，不能安全承受设计荷载，必然造成返工，否则将存在质量隐患。(2)钢筋笼上浮过程中可能会碰撞孔壁，严重者造成塌孔，较轻者出现断桩或缩径质量问题，大幅度降低桩的承载力。造成钢筋笼上浮的原因往往是多方面的，具体问题应具体分析。但无论什么原因造成的钢筋笼上浮，都会给施工带来很大麻烦。因此，事先对可能引起钢筋笼_上浮的原因进行充分分析论证，排除一切可能因素，必要时应首先进行验桩然后进行混凝土灌注施工，以取得经验，确保成功。5、预防钢筋笼上浮的具体措施针对以上分析的原因，在钻孔灌注桩基础施工过程中，可以采取以下预防措施:5.1在浇筑桩基混凝土时格外注意观察悬吊钢筋笼子的吊筋变化情况，如果看到吊筋有一点儿向上“撺”时，就已经表明钢筋笼子已经上浮了，此时要立即采取措施，放慢混凝土的浇筑速度，反复的用钻机上的卷扬机“慢提快落”导管，即慢慢的将浮出的钢筋笼子带回浇筑的混凝土中。也可在钢筋笼子上焊接一根钢筋标杆漏出泥浆表面，当发现标杆上浮时，也说明钢筋笼子上浮了，此时要立即采取措施，将上浮的钢筋笼子恢复回原位。5.2在钢筋笼的制作中，将对称的4根主筋的下部各加长,延长至孔底，并将加长钢筋末端弯起或加工成圈状，加强混凝土灌注初期对钢筋笼下部的握裹力。在设计要求允许范围内，适当减少钢筋笼下部的箍筋和加强筋的数量。钢筋笼就位后，在钢筋笼顶部用钢筋或钢管将上部主筋与钻台架连接顶牢，加大吊筋直径及根数，并在井口加配重，或将钢筋笼顶部固定在钢护筒上，防止钢筋笼上浮。5.3当混凝土进入钢筋笼时，要求严格控制导管与钢筋笼的公共埋深，最深不超过6m。当导管底端提到安全距离以上时要适当控制导管埋深，这时只要混凝土流动性好，钢筋笼一般不会上浮。5.4灌注混凝土时随时测量孔内混凝土面高度，严格控制混凝土灌注速度，以控制混凝土上返的速度，减小其对钢筋笼的携带能力。5.5调整好混凝土的塌落度。一般浇注水下混凝土塌落度应控制在18～22cm，浇筑桩基的混凝土都要求有很好的和易性与流动性，以此来保证混凝土在浇注的过程中能有很好的“泛浆”。否则混凝土的和易性和流动性不好，浇筑桩基将是十分困难的，先浇筑的混凝土已经快要凝固成整体，而将钢筋笼子整体托起，从而引起其上浮。5.6在清孔和混凝土灌注之前把泥浆的比重控制适当的范围内，在1.5~2.0之间，要求作泥浆用的粘土塑性指数不小于15。且清孔在1.5~2.0之间，要求作泥浆用的粘土塑性指数不小于15。且清孔应尽量彻底。灌注混凝土时把泥浆比重控制在1～1.1左右。在混凝土灌注过程中，防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出落入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，加大了泥浆比重。泥浆比重过大，孔中液体对钢筋笼浮力增大，而且在混凝土面上形成较厚的浮浆，使孔内混凝土顶面标高探测不准确，混凝土面上升时，浮浆就裹着钢筋笼向上浮。根据现场的实际情况，采用优质膨润土造浆。5.7混凝土配制时严格控制其流动性(坍落度)和初凝时间，选用初凝时间较长的水泥品种，适当加大混凝土的水灰比，水灰比采用0.5~0.6，含砂率采用40%--50%，而且粗骨料的最大粒径应不大于40mm，保证混凝土的坍落度达到18~22cm范围之间，使混凝土拌合物具有较好的流动性(和易性)。混凝土灌注前严格检查混凝土拌合物的均匀性和坍落度等，如不符合要求进行第二次拌和，严禁不合格的混凝土灌入孔内。尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋笼时其流动性变小，在不利的施工条件下，推广用缓凝剂，以推迟混凝土的凝结过程，增加其和易性。5.8按照施工规范要求，合理计算确定首批混凝土数量和漏斗的高度，要求导管底口埋入首批混凝土的深度不小于1m，在灌注C1.5m桩时保证有2.7m3的蓄料斗:灌注C1m桩时保证有2.0m3的蓄料斗，及采取下料后导管回插10cm的方法来保证埋管深度，防止混凝土流出导管底口时流速过快导致钢筋笼上浮。灌注开始后，应紧凑连续地不断进行，每斗混凝土灌注间隔时间尽量缩短，严格限制拆除导管所耗时间，一般不超过去时15s，灌注中途不得停工。5.9当钻孔内混凝土顶面上升到接近钢筋笼下端时，是比较容易产生钢筋笼_上浮的阶段，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，除保证首层混凝土进入钢筋笼时有足够的流动性外，采取以下措施:①当混凝土面接近钢筋笼底面时，应保证导管有较大的埋深，但一般不得大于6m，使导管底口与钢筋笼底端保持较大距离，最好有3m以上并放慢混凝土灌注速度，减小混凝土的冲击力，以降低混凝土从导管底口出来后向.上翻升时钢筋笼所受到的顶托力。②当孔内混凝土面进入钢筋笼3~4cm时，提升导管，并保证导管在混凝土内的埋深在2m以上,钢筋笼被该段非流动混凝土压持住(混凝土对钢筋笼骨架的握裹力)。在继续灌注混凝土时，随着混凝土面的上升，导管底口以下钢筋笼受到混凝土的握裹力也随之增大。一般情况下,有了这段安全埋置距离，钢筋笼便不会上浮。5.10在混凝土灌注过程中，用测绳经常测量孔内混凝土顶面标:高并做好记录，据此确定导管已埋深多少，及时提升并拆除导管，控;制混凝土灌注速度，及时调整导管的埋深，控制灌注速度，以控制混凝土向上翻升速度，减少其对钢筋笼的携带能力。考虑到灌注中后期混凝土的流动性降低，与钢筋笼及导管壁的摩阻力大为增加，应严格控制导管与钢筋笼在混凝土中的公共埋深，一般不少于2m。导管提:升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升;如导管的法兰盘卡挂钢筋笼，可转动导管，使其脱开钢筋笼后，移到钻孔中心。5.11钢筋笼上端通过吊筋焊固在护筒上,可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用。方法比较简单，也便于操作，现场应用比较广泛。但由于钢筋笼与护筒连接为一个整体，护筒拔出带来一定的困难，必要时需清除护筒内沉积的钻渣泥浆，甚至表层的混凝土，以达到护筒处理桩头的目的。5.12对钢筋笼顶部的第一个加强箍筋进行处理，预先割除两根(或四根)主筋的弯钩。在吊装钢筋笼时将两根(或四根)用φ48X3.5钢管沿割除的弯钩的主筋插入，固定在护筒口灌注平台(或钻机机架)~下两根φ48X3.5钢管横担上，采用扣件连接。利用护筒口灌注平台(或钻机机架)重量和施工过程