橋梁鑽孔灌注樁
鋼筋籠上浮原因分析及預防控制措施
1、編制目的
在鑽孔灌注樁基礎施工過程中，灌注混凝土時鋼筋籠上浮現象時有發生，少則上浮幾厘公尺至十幾厘公尺，多則上浮幾十厘公尺甚至過公尺，鋼筋籠上浮程度的大小對樁的使用價值影響不同。輕微上浮一般不致影響樁的使用價值, 但鋼筋籠上浮過大會影響樁的使用價值。灌注中一旦發生鋼筋籠上浮, 一般是不能糾正的, 所以應當了解汾西鋼筋籠上浮的原因，從源頭入手，控制預防鋼筋籠上浮，以保證鑽孔灌注樁質量達到要求。
2、編制依據
2.1《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》鐵建設【2010】241號
2.2《鐵路混凝土工程施工技術指南》鐵建設【2010】241號
2.3《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》tb 10424—2010
2.4《高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》tb 10752-2010
2.5《鋼筋焊接及驗收規程》jgj 18-2012
2.6《鐵路橋樑鑽孔樁施工技術指南》tz322-2010
2.7《鐵路工程基樁無損檢測規程》tb 10218
2.8《鐵路混凝土》tb/t 3275-2011
3、鋼筋籠上浮的原因
在鑽孔灌注樁施工過程中，鋼筋籠上浮是鑽孔灌注樁常見質量問題之一。但造成鋼筋籠上浮的原因有很多。
3.1混凝土灌注速度和間歇時間
在混凝土灌注初期應盡量放慢灌注速度, 因為混凝土拌合物具有典型的流變特性, 如果灌注速度過快, 混凝土在孔內上公升時對鋼筋籠產生的摩擦力會大大增加, 同時井孔內泥漿向上流動時對鋼筋籠的摩擦力也會大大增加, 而此時鋼筋籠在導管底口以下混凝土內還沒有足夠的埋深, 容易造成鋼筋籠上浮。當鋼筋籠在導口以下有足夠埋深後, 應適當加快混凝土灌注速度, 因為如果灌注時間過長, 首批灌注的混凝土流動性降低, 對鋼筋籠的摩擦力增加。如果超過混凝土的初凝時間, 混凝土則會逐漸失去塑性, 並且與鋼筋籠之間產生一定的粘結力, 在後續混凝土灌注時,鋼筋籠就有可能隨這部分混凝土一起上公升。
如果間歇時間過長,同樣會使混凝土流動性降低, 粘聚力增加, 對鋼筋籠的摩擦力增加, 引起鋼筋籠上浮。
3.2鑽孔後清孔方面的問題
成孔後為保證混凝土的灌注質量, 必須進行清孔, 以降低泥漿稠度和清除孔底沉澱層。如果孔底沉澱層厚度過大, 則鋼筋籠不能下達到設計高程。在首批混凝土灌注時, 如果混凝土下灌過快, 導管內泥漿會衝擊孔底使沉渣上翻, 對鋼筋籠產生較大的衝出浮託作用；如果孔內的泥漿稠度較大, 流速較大的泥漿在孔內向上流動時對鋼筋籠的摩擦力大, 極易造成鋼筋籠上浮
3.3孔斜原因造成鋼筋籠上浮
在成孔過程中，鑽機的擺放、地盤的堅實度、鑽頭連線的鬆緊度、地層（土層中夾有大孤石等）等原因都可以造成鑽孔偏斜。由於鑽孔偏斜，鋼筋籠下放時，掛蹭支於孔壁，下放不到位。另外，由於鑽孔的偏斜，在起拔導管時，導管很容易掛著鋼筋籠，使鋼筋籠向上產生了位移，造成鋼筋籠上浮。
3.4孔口基礎設定造成鋼筋籠上浮
孔口基礎設定，往往在不經意間，造成了鋼筋籠的錯位。不是上浮就是下沉。各種標高計算後，包括鋼筋籠的吊筋、穿吊筋的橫桿、放橫桿的枕木，這些硬體設施具備後，還有一些是我們不能忽略的：
枕木放置位置，它是放在地面，而不是放在護筒上（以護筒上邊緣作基準面），這個高差一定要計算，枕木萬萬不能放在護筒上，因有的鋼筋籠重達數噸，放在護筒上，一定會產生位移變化。即使枕木放在地面，也得考慮孔口地表的堅實度，重達數噸的鋼筋籠同樣能使軟基下沉。有的，由於考慮了軟基因素，而沒有採取好措施，理想化的加高軟基，結果加的過高，人為的造成了鋼筋籠上浮。
3.5灌注過程中導管底口位置不當造成
鋼筋籠上浮在灌注混凝土過程中，當混凝土面到達鋼筋籠底部附近時，此時導管的埋深控制很關鍵，其實，也就是導管底口距鋼筋籠底部的距離，該距離在一公尺左右時，由於澆築的混凝土自導管流出後衝擊力很大，並以一定的速度向上頂公升，推動鋼筋籠上浮。
3.6灌注導管埋深過大造成鋼筋籠上浮
在混凝土灌注過程中，如果導管起拔不及時，埋深過大，其上層混凝土因澆築時間較長，就接近初凝，開始硬化。這樣，在混凝土表面就形成了和易性極差的一層硬殼，表面形成的硬殼混凝土對鋼筋籠有相當大的握裹力，新灌注的混凝土自導管中流出後，將以一定的速度向上頂公升，推動鋼筋籠上浮。
3.7混凝土質量不合格造成鋼筋籠上浮
灌注混凝土質量差，對於易離析、坍落度偏差過大的混凝土，很容易造成鋼筋籠上浮。其原因是，混凝土離析層和易性極差，形成一層石塊堆積層，它裹卡著鋼筋籠，新灌注的混凝土自導管中流出後，同樣以一定的速度向上頂公升，帶動鋼筋籠上浮。
3.8 鋼筋籠及導管下放偏位造成鋼筋籠
上浮無論是鋼筋籠或導管，向孔內下放時，位置都不能發生偏差，一旦發生偏差，在灌注混凝土過程中，起拔導管時，很容易發生導管掛鋼筋籠的情況，從而造成鋼筋籠上浮。
4、鋼筋籠上浮的造成後果
根據鑽孔灌注樁的施工實踐證明, 鋼筋籠產生上浮一般出現在混凝土灌注初期, 如果這段時間不出現此種現象, 隨著鋼筋籠在混凝土中埋深增加, 再出現此種質量問題的可能性很小。因此, 在混凝土灌注初期應特別注意。如果發現產生了鋼筋籠上浮問題, 應立即採取相應措施, 否則將會造成嚴重的後果。
鋼筋籠上浮所產生的嚴重後果主要有以下幾種:
（1) 鋼筋籠上浮影響鑽孔灌注樁的整體承載能力, 不能安全承受設計荷載, 必然造成返工, 否則將存在質量隱患。
（2) 鋼筋籠上浮過程中可能會碰撞孔壁, 嚴重者造成塌孔, 較輕者出現斷樁或縮徑質量問題, 大幅度降低樁的承載力。造成鋼筋籠上浮的原因往往是多方面的, 具體問題應具體分析。但無論什麼原因造成的鋼筋籠上浮, 都會給施工帶來很**煩。
因此, 事先對可能引起鋼筋籠上浮的原因進行充分分析論證, 排除一切可能因素, 必要時應首先進行驗樁然後進行混凝土灌注施工, 以取得經驗, 確保
5、預防鋼筋籠上浮的具體措施
針對以上分析的原因，在鑽孔灌注樁基礎施工過程中，可以採取以下預防措施：
（1）在鋼筋籠的製作中，將對稱的4根主筋的下部各加長,延長至孔底，並將加長鋼筋末端彎起或加工成圈狀，加強混凝土灌注初期對鋼筋籠下部的握裹力。在設計要求允許範圍內，適當減少鋼筋籠下部的箍筋和加強筋的數量。鋼筋籠就位後，在鋼筋籠頂部用鋼筋或鋼管將上部主筋與鑽台架連線頂牢，或將鋼筋籠頂部固定在鋼護筒上，防止鋼筋籠上浮。
（2）在清孔和混凝土灌注之前把泥漿的比重控制適當的範圍內，在1.5～2.0 之間，要求作泥漿用的粘土塑性指數不小於15。
且清孔應盡量徹底。在混凝土灌注過程中，防止混凝土拌合物從漏斗頂溢位落入孔中，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，加大了泥漿比重。泥漿比重過大，孔中液體對鋼筋籠浮力增大，而且在混凝土面上形成較厚的浮漿， 使孔內混凝土頂面標高探測不準確，並在混凝土上公升時浮漿會裹著鋼筋籠上公升。
（3）混凝土配製時嚴格控制其流動性（坍落度）和初凝時間，選用初凝時間較長的水泥品種，適當加大混凝土的水灰比，水灰比採用0.5～0.6，含砂率採用40%一50%，而且粗骨料的最大粒徑應不大於40mm，保證混凝土的坍落度達到18～22cm 範圍之間，使混凝土拌合物具有較好的流動性（和易性）。
混凝土灌注前嚴格檢查混凝土拌合物的均勻性和坍落度等，如不符合要求進行第二次拌和，嚴禁不合格的混凝土灌入孔內。盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋籠時其流動性變小，在不利的施工條件下，推廣用緩凝劑，以推遲混凝土的凝結過程，增加其和易性。
（4）按照施工規範要求，合理計算確定首批混凝土數量和漏斗的高度，要求導管底口埋入首批混凝土的深度不小於1m，在灌注￠1.5m樁時保證有2.7m3 的蓄料斗；灌注￠1m 樁時保證有2.
0m3 的蓄料斗，及採取下料後導管回插10cm 的方法來保證埋管深度，防止混凝土流出導管底口時流速過快導致鋼筋籠上浮。灌注開始後，應緊湊連續地不斷進行，每斗混凝土灌注間隔時間盡量縮短，嚴格限制拆除導管所耗時間，一般不超過去時15s，灌注中途不得停工。
（5）當鑽孔內混凝土頂面上公升到接近鋼筋籠下端時，是比較容易產生鋼筋籠上浮的階段，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上公升，除保證首層混凝土進入鋼筋籠時有足夠的流動性外，採取以下措施：①當混凝土面接近鋼筋籠底面時，應保證導管有較大的埋深，但一般不得大於6m，使導管底口與鋼筋籠底端保持較大距離，最好有3m以上並放慢混凝土灌注速度，減小混凝土的衝擊力，以降低混凝土從導管底口出來後向上翻公升時鋼筋籠所受到的頂托力。②當孔內混凝土面進入鋼筋籠3～4cm 時，提公升導管，並保證導管在混凝土內的埋深在2m 以上，鋼筋籠被該段非流動混凝土壓持住（混凝土對鋼筋籠骨架的握裹力）。
在繼續灌注混凝土時，隨著混凝土面的上公升，導管底口以下鋼筋籠受到混凝土的握裹力也隨之增大。一般情況下，有了這段安全埋置距離，鋼筋籠便不會上浮。
（6）在混凝土灌注過程中，用測繩經常測量孔內混凝土頂面標高並做好記錄，據此確定導管已埋深多少，及時提公升並拆除導管，控制混凝土灌注速度，及時調整導管的埋深，控制灌注速度，以控制混凝土向上翻公升速度，減少其對鋼筋籠的攜帶能力。考慮到灌注中後期混凝土的流動性降低，與鋼筋籠及導管壁的摩阻力大為增加， 應嚴格控制導管與鋼筋籠在混凝土中的公共埋深，一般不少於2m。導管提公升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提公升；如導管的法蘭盤卡掛鋼筋籠，可轉動導管，使其脫開鋼筋籠後，移到鑽孔中心。
（7）鋼筋籠上端通過吊筋焊固在護筒上，可以承受部分頂托力，具有防止其上公升的作用。方法比較簡單，也便於操作，現場應用比較廣泛。但由於鋼筋籠與護筒連線為乙個整體，護筒拔出帶來一定的困難，必要時需清除護筒內沉積的鑽渣泥漿，甚至表層的混凝土，以達到護筒處理樁頭的目的。
（8）對鋼筋籠頂部的第乙個加強箍筋進行處理，預先割除兩根（或四根）主筋的彎鉤。在吊裝鋼筋籠時將兩根（或四根）用ф48×3.5鋼管沿割除的彎鉤的主筋插入，固定在護筒口灌注平台（或鑽機機架）下兩根ф48×3.
5鋼管橫擔上，採用扣件連線。利用護筒口灌注平台（或鑽機機架）重量和施工過程中產生的荷載來阻止鋼筋籠的上浮。
6、澆築中浮籠處理措施
在澆築樁基混凝土時格外注意觀察懸吊鋼筋籠子的吊筋變化情況，如果看到吊筋有一點兒向上「攛」時，就已經表明鋼筋籠子已經上浮了，此時要立即採取措施，放慢混凝土的澆築速度，反覆的用鑽機上的捲揚機「慢提快落」導管，即慢慢的將浮出的鋼筋籠子帶回澆築的混凝土中，應準確計算導管埋深和已澆混凝土標高，應隨時掌握混凝土澆注標高及導管埋深。切不可因浮籠問題而把導管呼出混凝土面，而造成斷樁。
如果鋼筋籠還是降不下去，則只能進行拔籠重鑽處理，混凝土的澆築方量不多，或者鋼筋籠在混凝土中的埋深比較淺，關鍵是鋼筋籠及時拔出減少了施工損失，對樁身的重新開鑽工作也很有利。
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