钻孔灌注桩中钢筋笼上浮原因和解决办法

在公路桥梁基础钻孔灌注桩施工过程中，混凝土灌注桩出现钢筋笼上浮现象时有发生，轻者上浮几厘米至十几厘米，重者上浮达几米。如在中郝高速公路二合同段工程中，桥梁基础基本采用钻孔灌注桩，钻孔桩施工中出现了混凝土灌注时钢筋笼上浮的现象，因采取措施及时，控制了钢筋笼的上浮。

在钻孔灌注桩施工中已上升的钢筋笼是不可逆转的，即使用较大的重力加压也不可能恢复到原来的位置。目前，施工单位在防止钻孔灌注桩时钢筋笼上浮方面已积累了许多经验，如在混凝土进入钢筋笼后严格控制导管埋深；钢筋笼就位后，在孔口端设井字架、将钢筋笼固定在井字架上或钢护筒上口；还有些施工单位在钢筋笼底部铺设混凝土预制块等。在某种程度上，虽然这些措施控制了钢筋笼的上浮，但未从根本上解决问题。其原因是，普遍认为导管埋深是影响钢筋笼上浮的主要原因。

一、钢筋笼上浮的原因

浮力

钢筋笼在泥浆和混凝土中受到浮力作用，浮力的大小与混凝土泥浆比重、含砂率等有关。

摩擦力

在混凝土灌注过程中，随灌注高度的增加而上升的混凝土对钢筋笼的粘附力（摩擦力）是导致钢筋笼上浮的一个因素。它的大小主要取决于混凝土的初凝时间、流动性（和易性）、灌注时的温度、混凝土总灌注时间以及导管与钢筋笼在混凝土中的公共埋深等。

顶托力

顶托力主要来自混凝土从漏斗向下灌注时的位能而产生的冲击力，混凝土从导管底口流出来向上升起时，向下的冲击力转变为向上的顶托力。顶托力是导致钢筋笼上浮的主要因素。钢筋笼所受到的顶托力的大小与混凝土灌注时的位能、灌注速度、开始混凝土的流动性、导管底口标高、开始混凝土表面标高、钢筋笼底端标高等因素有关。

混凝土在钢筋笼中上翻速度的影响。

在钻孔桩混凝土灌注过程中不难发现，如果混凝土灌注速度过快，将会使向上的顶托力增大，造成钢筋笼被顶拖上升。

导管底口标高、混凝土表面标高、钢筋笼底端标高间的关系。

当导管底口在钢筋笼底端下面，混凝土从钢筋笼下口往上翻升，钢筋笼很容易上浮。反之，导管底口在钢筋笼底端上面，混凝土从钢筋笼底上部往上翻升，钢筋笼一般情况下不会上浮。

二、预防钢筋笼上浮的具体措施

在钻孔灌注桩基础施工过程中相应地采取了以下预防措施：

将钢筋笼的四根主筋下部各加长4m，延长至孔底，并在加长钢筋末端起弯钩，加强混凝土灌注初期对钢筋笼下部的握裹力。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，防止钢筋笼上浮。

在清孔和混凝土灌注之前把泥浆的比重控制在1：1.5―1：2.0之间，要求作泥浆用的粘土塑性指数不小于15。在混凝土灌注过程中，防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，加大泥浆比重。泥浆比重过大，过钢筋笼的液体浮力增大，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，并在混凝土上升时，浮浆会裹着钢筋笼上升。

混凝土配制时严格控制其流动性（坍落度）和初凝时间，适当加大混凝土的含砂率和水灰比，含砂率采用40~50%，水灰比采用0.5~0.6，保证混凝土的坍落度达到18~22cm之间，使混凝土拌和物具有较好的流动性（和易性）。灌注前严格检查混凝土拌和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，必要时使用缓凝剂。

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，灌注开始后，应即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15s，严禁中途停工。

当井孔内混凝土面上升接近和初进入钢筋笼下端时，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流动性外，采取以下措施：

a.当混凝土面接近和初进入钢筋笼底面时，应保持导管有较大的埋深，使导管底口与钢筋笼底端保持较大距离，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。

b.当孔内混凝土面进入钢筋笼底面3~4m左右时，提升导管，使导管底口提高到高于钢筋笼底面1.5m，使钢筋笼在导管下口的埋深在1.5m以上，钢筋笼被该段非流动混凝土压持住（混凝土对钢筋骨架的握裹力）。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压持力（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。

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作好记录，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，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，一般不超过6m。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骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，移到钻孔中心。

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