论文部分内容阅读
【摘 要】本文介绍了预防和控制钢筋笼上浮的重要意义，并通过分析钢筋笼上浮的原因，提出了钢筋笼上浮的处理方法与预防措施。
【关键词】灌注桩；钢筋笼上浮；控制意义；处理及预防
1.绪论
近年来随着城镇化建设的不断推进，土地逐渐趋于紧张，这就迫使建筑物不得不向立体空间发展，于是便出现了大量的高层建筑。在工程地质条件较差的地区，由于选择混凝土灌注桩作为建筑基础较为经济合理，因此混凝土灌注桩在高层建筑中得到广泛应用。那么控制好混凝土灌注桩质量，特别是防止桩体中的钢筋笼上浮，确保纵向受力钢筋的正确位置就显得尤为重要。
2.预防和控制钢筋笼上浮的重要意义
混凝土灌注桩具有竖向承载能力高、对软土地区适应性好的优点。灌注桩中钢筋笼对于灌注桩抗拉、抗弯、土层差异较大时承受地震波速差异引起的水平荷载、桩身的裂缝控制等起到至关重要的作用。钢筋笼的长度则是根据荷载特征（如竖向荷载的大小和偏心距、水平荷载的大小及其变化特征、拔荷载的大小）和弯矩的大小、桩周土物理力学性质、建筑物抗震设防烈度以及侧阻、端阻承载性状等综合因素，按照有关规范计算确定的。如果钢筋笼长度不能满足设计要求，将导致桩身不能满足其承受设计荷载的要求。从而严重影响桩基的承载力、稳定性和抗震性能，使建筑物安全性降低甚至破坏。特别是在地震荷载或其它水平荷载作用下，会使桩体混凝土一侧受拉一侧受压。当拉应力超过桩体混凝土的抗拉强度设计值时，受拉一侧混凝土将导致拉裂破坏，并且裂缝不断向受压一侧发展。由于桩体受力截面的减小，将导致桩体的竖向受力重心向受压一侧混凝土偏移，受压区混凝土承受的压应力急剧增大，当压应力超过混凝土的抗压强度设计值时，受压侧混凝土将被压碎，此时整个桩体将完全破坏。轻者建筑物发生沉降，重者则会导致整栋建筑物的整体倾覆。如果能够确保钢筋笼不上浮，则实现了桩体纵向钢筋的正确设计位置。这时当地震荷载或其它水平荷载作用时，纵向钢筋就会参与受拉，从而确保了桩体的承载力能力，达到了建筑基础安全可靠的目的。
3.钢筋笼上浮原因分析
3.1.混凝土向下灌注时产生的冲击力
在桩体灌注混凝土过程中，钢筋笼被混凝土的冲击力顶托上升，是受到比钢筋笼重力大的顶托力的影响。顶托力主要来自于混凝土从漏斗向下灌注时位能产生的冲击力。钢筋笼所受顶托力的大小与混凝土灌注时的位能、速度、首批混凝土的流动度、导管底口标高、首批混凝土面标高、钢筋笼底标高等因素有关。混凝土的落差越大、灌注速度越快、流动度越差，则产生的顶托力就越大。
3.2.导管偏心
导管在孔内不垂直、偏心，导管接头钩挂钢筋笼导致其上升。
3.3.混凝土质量差
混凝土品质差易离析、初凝时间不够、坍落度损失大的混凝土，会使钢筋笼难以插入而造成上浮。有时混凝土已升至钢筋笼内一定高度时，表面混凝土开始初凝硬结，也能携带钢筋笼上升。
3.4.孔内沉渣
孔内沉渣过厚会导致难以测准混凝土表面，进而导致混凝土进入钢筋笼一定高度后导管埋深过大，造成浮笼。
4.处理方法
一般认为：已上升的钢筋笼是不可逆转的，用很大的力也不可能恢复到原来的位置，只能针对上升的原因采取预防措施。但在施工中发现，采取改变笼底以下混凝土的体积，使混凝土携带钢筋笼反复振荡的办法，可使已上升的钢筋笼下沉至设计位置。利用该方法可以处理浮笼事故。
原理及具体操作：
未凝结的混凝土具有一定的流动性，若使已没入混凝土一定深度的钢筋笼上下抖动，钢筋笼会越陷越深。使钢筋笼上下抖动有两个办法：一种是自上而下施加一个外力使之抖动，但这容易使钢筋笼产生变形，影响桩体质量，而且需要的外加力较大，不易实现。另一种办法是从钢筋笼底施加一个向上的力，使钢筋笼上下抖动。这种办法不易使钢筋笼产生变形，能保证桩质量。给钢筋笼施加一个自下而上的力，最简易的办法是利用灌浆时导管的运动。浮笼后，在漏斗内已无混凝土时，使导管上下串动且导管底口始终处于笼底以下，可使混凝土携带钢筋笼反复振荡。当导管向下运动时，由于导管自身的体积及导管内混凝土的作用，孔内混凝土面会上升，钢筋笼也会随之上升，由于自重作用力，上升的同时笼子进入混凝土的深度会加大。当导管向上运动时，混凝土表面随之下降，钢筋笼也会随之下降。当这种运动停止时，由于笼子的自重和惯性作用，其埋入混凝土的深度将进一步加大。就这样多次快速上下串动导管，使钢筋笼埋入混凝土的深度不断加大，最终使已上升的钢筋笼子下沉至设计位置。
利用这种方法处理浮笼事故时应注意以下几点：
（1）、要确保导管埋深始终大于2米。
（2）、处理时要使导管底口始终处于笼子底以下。导管底口处于钢筋笼底以上的运动不会导致笼底以下混凝土体积的增大或减少，也不会使钢筋笼上下抖动，不能达到使钢筋笼下沉的目的。
（3）、浮笼往往是在混凝土面进入笼底一定深度后才发生的。事故处理结束后应及时准确探测混凝土表面高度，并保证导管口处于笼底以上一定距离处灌注，否则，将导致再次浮笼。
（4）、浮笼事故应及时处理，时间越长越不利于钢筋笼下沉。
（5）、导管自身体积对处理效果有一定影响。底管自身体积越大，其运动导致混凝土面升降的幅度越大，处理效果越好。施工中可以采取一些增大底管自身体积的办法。例如：在底管口及導管接头处设置鼓形滑筒，既可以防止导管钩挂钢筋笼，也可以在处理浮笼事故时派上用场。
（6）、利用这种方法处理浮笼事故的效率较高，一般4～8分钟即可使笼子下沉0.5～1.0m。笼子下沉时要注意吊筋等钩挂钻机平台及护筒等，以免影响处理效果或出现新的事故。钢筋笼下沉至初始位置前，应注意调整吊筋位置，以防钢筋笼偏心。
5.预防措施
鉴于钢筋笼上浮对桩体质量影响较大，且事故处理起来也较为困难，所以应该做到事前控制，尽量避免该类事故的发生。针对钢筋笼上浮的原因采取一定的措施，可以有效地预防钢筋笼上浮事故的发生。
（1）、将几根主筋延长至孔底，利用混凝土对钢筋的握裹力抵消混凝土对笼子的向上顶托力。
（2）、钢筋笼顶应牢固固定于孔口。笼底在钻机平台以下的，采用钢管等牢牢支撑于平台底。
（3）、混凝土面刚进入笼底时，放慢灌注速度。当漏斗内混凝土存量较多时，应及时将漏斗内混凝土抖尽，然后再加混凝土，以防一次性抖掉过多混凝土时产生持续的对笼子的顶托力。
（4）、混凝土面刚进入钢筋笼时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋笼底端保持较大距离。
（5）、混凝土表面进入钢筋笼一定深度后，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底一定距离，但应保持其埋深符合规范要求。提升时动作要平稳，避免出料冲击力过大或导管钩带钢筋笼。
（6）、导管钩带钢筋笼时，要缓缓转动导管，使其脱开钢筋笼。切记强行提管，以防钢筋笼被勾起。
（7）、由于混凝土表面初凝引起的钢筋笼上浮，要通过配制混凝土和加快灌注速度予以避免。
（8）、针对工程具体情况，制定科学的操作规程，预防由于操作不当等人为因素引起的浮笼事故。
6.结束语
鉴于混凝土灌注桩中钢筋笼上浮，对桩体质量及承载力影响较大，且一旦发生浮笼事故后处理起来较为困难。所以我们在工程中应本着预防为主的方针，科学严谨的组织施工，避免浮笼事故的发生。
参考文献：
[1].娄奕红，刘喜元. 桩土相互作用的有限元—无界元分析[J]城市道桥与防洪， 2004（03） 。
[2].夏尧.常见钻孔施工故障的成因分析及其预防和处理措施[J].商品与质量.2010（42x）。
[3].《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）。
【关键词】灌注桩；钢筋笼上浮；控制意义；处理及预防
1.绪论
近年来随着城镇化建设的不断推进，土地逐渐趋于紧张，这就迫使建筑物不得不向立体空间发展，于是便出现了大量的高层建筑。在工程地质条件较差的地区，由于选择混凝土灌注桩作为建筑基础较为经济合理，因此混凝土灌注桩在高层建筑中得到广泛应用。那么控制好混凝土灌注桩质量，特别是防止桩体中的钢筋笼上浮，确保纵向受力钢筋的正确位置就显得尤为重要。
2.预防和控制钢筋笼上浮的重要意义
混凝土灌注桩具有竖向承载能力高、对软土地区适应性好的优点。灌注桩中钢筋笼对于灌注桩抗拉、抗弯、土层差异较大时承受地震波速差异引起的水平荷载、桩身的裂缝控制等起到至关重要的作用。钢筋笼的长度则是根据荷载特征（如竖向荷载的大小和偏心距、水平荷载的大小及其变化特征、拔荷载的大小）和弯矩的大小、桩周土物理力学性质、建筑物抗震设防烈度以及侧阻、端阻承载性状等综合因素，按照有关规范计算确定的。如果钢筋笼长度不能满足设计要求，将导致桩身不能满足其承受设计荷载的要求。从而严重影响桩基的承载力、稳定性和抗震性能，使建筑物安全性降低甚至破坏。特别是在地震荷载或其它水平荷载作用下，会使桩体混凝土一侧受拉一侧受压。当拉应力超过桩体混凝土的抗拉强度设计值时，受拉一侧混凝土将导致拉裂破坏，并且裂缝不断向受压一侧发展。由于桩体受力截面的减小，将导致桩体的竖向受力重心向受压一侧混凝土偏移，受压区混凝土承受的压应力急剧增大，当压应力超过混凝土的抗压强度设计值时，受压侧混凝土将被压碎，此时整个桩体将完全破坏。轻者建筑物发生沉降，重者则会导致整栋建筑物的整体倾覆。如果能够确保钢筋笼不上浮，则实现了桩体纵向钢筋的正确设计位置。这时当地震荷载或其它水平荷载作用时，纵向钢筋就会参与受拉，从而确保了桩体的承载力能力，达到了建筑基础安全可靠的目的。
3.钢筋笼上浮原因分析
3.1.混凝土向下灌注时产生的冲击力
在桩体灌注混凝土过程中，钢筋笼被混凝土的冲击力顶托上升，是受到比钢筋笼重力大的顶托力的影响。顶托力主要来自于混凝土从漏斗向下灌注时位能产生的冲击力。钢筋笼所受顶托力的大小与混凝土灌注时的位能、速度、首批混凝土的流动度、导管底口标高、首批混凝土面标高、钢筋笼底标高等因素有关。混凝土的落差越大、灌注速度越快、流动度越差，则产生的顶托力就越大。
3.2.导管偏心
导管在孔内不垂直、偏心，导管接头钩挂钢筋笼导致其上升。
3.3.混凝土质量差
混凝土品质差易离析、初凝时间不够、坍落度损失大的混凝土，会使钢筋笼难以插入而造成上浮。有时混凝土已升至钢筋笼内一定高度时，表面混凝土开始初凝硬结，也能携带钢筋笼上升。
3.4.孔内沉渣
孔内沉渣过厚会导致难以测准混凝土表面，进而导致混凝土进入钢筋笼一定高度后导管埋深过大，造成浮笼。
4.处理方法
一般认为：已上升的钢筋笼是不可逆转的，用很大的力也不可能恢复到原来的位置，只能针对上升的原因采取预防措施。但在施工中发现，采取改变笼底以下混凝土的体积，使混凝土携带钢筋笼反复振荡的办法，可使已上升的钢筋笼下沉至设计位置。利用该方法可以处理浮笼事故。
原理及具体操作：
未凝结的混凝土具有一定的流动性，若使已没入混凝土一定深度的钢筋笼上下抖动，钢筋笼会越陷越深。使钢筋笼上下抖动有两个办法：一种是自上而下施加一个外力使之抖动，但这容易使钢筋笼产生变形，影响桩体质量，而且需要的外加力较大，不易实现。另一种办法是从钢筋笼底施加一个向上的力，使钢筋笼上下抖动。这种办法不易使钢筋笼产生变形，能保证桩质量。给钢筋笼施加一个自下而上的力，最简易的办法是利用灌浆时导管的运动。浮笼后，在漏斗内已无混凝土时，使导管上下串动且导管底口始终处于笼底以下，可使混凝土携带钢筋笼反复振荡。当导管向下运动时，由于导管自身的体积及导管内混凝土的作用，孔内混凝土面会上升，钢筋笼也会随之上升，由于自重作用力，上升的同时笼子进入混凝土的深度会加大。当导管向上运动时，混凝土表面随之下降，钢筋笼也会随之下降。当这种运动停止时，由于笼子的自重和惯性作用，其埋入混凝土的深度将进一步加大。就这样多次快速上下串动导管，使钢筋笼埋入混凝土的深度不断加大，最终使已上升的钢筋笼子下沉至设计位置。
利用这种方法处理浮笼事故时应注意以下几点：
（1）、要确保导管埋深始终大于2米。
（2）、处理时要使导管底口始终处于笼子底以下。导管底口处于钢筋笼底以上的运动不会导致笼底以下混凝土体积的增大或减少，也不会使钢筋笼上下抖动，不能达到使钢筋笼下沉的目的。
（3）、浮笼往往是在混凝土面进入笼底一定深度后才发生的。事故处理结束后应及时准确探测混凝土表面高度，并保证导管口处于笼底以上一定距离处灌注，否则，将导致再次浮笼。
（4）、浮笼事故应及时处理，时间越长越不利于钢筋笼下沉。
（5）、导管自身体积对处理效果有一定影响。底管自身体积越大，其运动导致混凝土面升降的幅度越大，处理效果越好。施工中可以采取一些增大底管自身体积的办法。例如：在底管口及導管接头处设置鼓形滑筒，既可以防止导管钩挂钢筋笼，也可以在处理浮笼事故时派上用场。
（6）、利用这种方法处理浮笼事故的效率较高，一般4～8分钟即可使笼子下沉0.5～1.0m。笼子下沉时要注意吊筋等钩挂钻机平台及护筒等，以免影响处理效果或出现新的事故。钢筋笼下沉至初始位置前，应注意调整吊筋位置，以防钢筋笼偏心。
5.预防措施
鉴于钢筋笼上浮对桩体质量影响较大，且事故处理起来也较为困难，所以应该做到事前控制，尽量避免该类事故的发生。针对钢筋笼上浮的原因采取一定的措施，可以有效地预防钢筋笼上浮事故的发生。
（1）、将几根主筋延长至孔底，利用混凝土对钢筋的握裹力抵消混凝土对笼子的向上顶托力。
（2）、钢筋笼顶应牢固固定于孔口。笼底在钻机平台以下的，采用钢管等牢牢支撑于平台底。
（3）、混凝土面刚进入笼底时，放慢灌注速度。当漏斗内混凝土存量较多时，应及时将漏斗内混凝土抖尽，然后再加混凝土，以防一次性抖掉过多混凝土时产生持续的对笼子的顶托力。
（4）、混凝土面刚进入钢筋笼时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋笼底端保持较大距离。
（5）、混凝土表面进入钢筋笼一定深度后，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底一定距离，但应保持其埋深符合规范要求。提升时动作要平稳，避免出料冲击力过大或导管钩带钢筋笼。
（6）、导管钩带钢筋笼时，要缓缓转动导管，使其脱开钢筋笼。切记强行提管，以防钢筋笼被勾起。
（7）、由于混凝土表面初凝引起的钢筋笼上浮，要通过配制混凝土和加快灌注速度予以避免。
（8）、针对工程具体情况，制定科学的操作规程，预防由于操作不当等人为因素引起的浮笼事故。
6.结束语
鉴于混凝土灌注桩中钢筋笼上浮，对桩体质量及承载力影响较大，且一旦发生浮笼事故后处理起来较为困难。所以我们在工程中应本着预防为主的方针，科学严谨的组织施工，避免浮笼事故的发生。
参考文献：
[1].娄奕红，刘喜元. 桩土相互作用的有限元—无界元分析[J]城市道桥与防洪， 2004（03） 。
[2].夏尧.常见钻孔施工故障的成因分析及其预防和处理措施[J].商品与质量.2010（42x）。
[3].《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）。