水磨钻处理断桩的工艺应用及经济分析

摘 要：本文结合某工程桩基质量问题（断桩）的施工处理工程实践，分析了水磨钻施工工艺在处理桩基础较大质量问题的工程应用和经济分析，阐述水磨钻处治方案与其他方案的区别及总体经济影响。

关键词：桩基础 断桩处理 经济分析 1 前言

随着国家经济建设的飞速发展，公路桥梁工程施工技术也在不断的进步，各类先进的桥梁质量检测方法应运而生，质量缺陷无处遁形。桩基础作为桥梁工程的主要结构之一，是整个桥梁施工先行点，是质量安全的关键点，因此桩基的施工控制是我们过程控制中尤为重要的一个环节。但是桩基施工过程中不可控因素太多，桩基长度有十几米到上百米，地质情况也变化多样，各种因素的影响导致了桩基施工质量容易出现一系列问题，断桩就是质量问题最严重的一个。

2断桩的成因及影响

断桩是指桩基在灌注混凝土的施工过程中，混凝土中出现异物,把灌注的混凝土隔开并形成上下两段或局部断带,造成混凝土不密实或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求，断桩是比较严重的质量事故。

断桩形成的主要原因有以下几种：

（1）灌注时间长，表层混凝土失去流动性，形成硬壳,而继续灌注的混凝土顶破硬壳层上升,将混有泥浆砂砾的表层覆盖包裹，出现夹泥层。

（2）桩身的截面强度不足引起的断桩。 （3）由于塌孔引起的断桩。

（4）导管或导管底口进水引起的断桩。

钻孔灌注桩出现断桩后引发的后果相当严重，若不处理将影响后期整体质量安全，因此遇到断桩质量事故，制定科学的断桩处治方案，保证施工质量安全,是我们施工中不可回避的管理重点。

3 断桩的处理方法、工艺

对已出现断桩问题的桩基、要及时采取补救措施，应掌握详尽而准确的现场资料,制定安全可靠而又经济的处理方案。处理断桩这种质量事故是我们必须面对和解决的一个问题。

3.1断桩的处理方法

按照以往经验，对已经施工完成后发现断桩的常用处理方法如下： （1）原位复桩。采用冲击钻原位复孔，彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩。

（2）桩芯钻井接桩法。这种方法是边降水边可采用风镐成孔、也可采用水磨钻成孔，均是在缺陷桩中心凿井，深度至少超过缺陷部位，然后封闭清洗泥沙,放置钢筋笼，用挖孔灌注桩的施工方法浇筑混凝土成孔。

3.2水磨钻的施工工艺

水磨钻成孔是近些年兴起的成熟新工艺，水磨钻实际上是一种用钻机（类似于试验室钻芯取样那种）周边钻孔抽芯成孔的方法，水磨钻筒外径一般为16公分，高度为70公分，专用水泵外径为12公分，高度为40公分。水磨钻施工一般60cm为一个循环，经过改良的水磨钻可取芯深度达到100cm。对于孔径较小的桩基，每个循环都先在周边先钻掏出设计直径大小的圆，然后采用千斤顶或扩张钳将芯样顶断，取出周边空芯和中间桩体芯样即可；

图1 周边钻孔芯样

图2 桩中心芯样

对于孔径较大的桩基，待所有水磨钻钻孔连成一个环后,桩芯就和桩壁分离了, 形成了桩芯的临空面,然后对剩余的桩基岩芯部分进行分块,先将芯体钻出规则的连排小孔,然后将钢楔子锥入钻孔,捶击钢楔挤压芯体,使芯体受剪切力从底部发生剪切破裂, 将芯体混凝土分解成若干小块,利用卷扬机吊出孔外。依次按照分层取芯、破裂、取岩块的循环工序施工,最终达到成孔的目的。

图3水磨钻成孔照片

3.3水磨钻处理断桩的安全可行性

水磨钻处理的断桩主要是已施工完成的桩基，超声波检测出现缺陷从而进行处理，已成孔的桩基周边有钢筋笼，中心取孔，周边可形成较强的支撑孔壁，受力较好，可有效保证施工人员的安全，中心桩基为素混凝土，非常适合水磨钻施工。

图4水磨钻成孔取出断桩处芯样照片

4 不同处理工艺的利弊

成孔后的桩基检测出现断桩等质量问题，采用原位复孔和凿井接桩法处理各有利弊：

（1）原位复桩。此种方法难度大、费用高（主要原孔位桩基费用+新成孔桩基灌注费用）、而且周期也长，现场选择可根据工程的地质情况、缺陷数量等因素选择采用。

（2）水磨钻桩芯凿井接桩法。此方法日进度缓慢，单受桩径影响较大，孔径较小的桩，没有充足的工作面，施工相对困难，目前可施工处理的桩基一般要大于1.2m。对于已成孔桩且缺陷位于桩身的中上部时，优势明显，而且原钢筋笼和混凝土形成有效的护圈，可保证施工的安全。

4.1原位复孔费用分析

原位复孔费用主要由原孔位桩基费用+新成孔桩基灌注费用，对比时只考虑本次处理费时，本工艺会产生一次冲击钻施工工费+一次完整的桩基材料费。

冲击钻复孔成本

基本价格指标（元/m) 桩径（m） 孔工费 复材料费 合计成本费用 10 20 长度（m） 30 40 501.2 00 9869.49 1769.49 17694.90 35389.80 53084.70 70779.60 884.50 11122232232746546981193081116.5 100 7.04 7.04 0.38 0.75 .13 .50 1.88 1.6 200 11397.26 2597.26 25972.60 51945.20 77917.80 103890.40 1293.00 2 1350 2013.85 3363.85 33638.50 67277.00 100915.50 134554.00 1682.50 说明：本方案不论断桩位置在哪，处理均需要全桩重新成孔复灌，包括钢筋和混凝土。

4.2水磨钻取孔费用分析

水磨钻取孔处理费用主要由原孔位桩基费用+取芯工费和孔道灌注费用，对比时只考虑本次处理费时，本工艺会产生一次取芯成孔施工工费+孔道混凝土灌注材料费。

水磨钻取芯处理费用

基本价格指标（元/m) 桩径（m） 芯成孔工费 取材料费 长度（m） 合计成本费用 10 20 30 40 50 1.2 600 1222.55 1822.55 18225.48 36450.95 54676.43 72901.90 91127.38 1.5 800 1395.64 2195.64 21956.40 43912.80 65869.20 87825.60 109782.00 1.6 900 1464.33 2364.33 23643.28 47286.55 70929.83 94573.10 118216.38 2 2100 703.36 2803.36 28033.60 56067.20 84100.80 112134.40 140168.00 说明：本方案只需灌注中心孔混凝土，可直接节约原钢筋笼费用。 通过计算对比可以得到如下结论：

（1）当桩基长度20m以内，桩底出现问题时，采用两种方案均可已； （2）当桩基深度大于20m，且断桩点位于中间任意位置时，水磨钻取芯处理法明显优于原位复孔；

（3）处理深度大于40m的位置时，建议综合分析安全因素，再确定实施方案。

4.3水磨钻实施效果及前景

水磨钻施工处理断桩的应用案例较多，技术成熟，施工操作方便，机具设备简单，占用场地小，施工质量可靠，无泥浆排出，可全面应用于桩基处理和围岩较好的人工挖孔桩施工，对桩孔坑壁扰动小，而且又很环保，在现代化施工中应用会越来越广泛。

5 结束语

在桩基施工中，我们应重点控制断桩这种质量问题，对已出现断桩问题的桩基、要及时采取补救措施，查找原因分析准确后，应掌握详尽而准确的现场资料,制定安全可靠而又经济的处理方案，解决问题的同时也总结经验。水磨钻处理断桩的施工工艺在其他项目实施时，需要因地制宜，确定符合现场且具有可操作性，使处理方案更安全、更便捷的同时，节约成本。在今后的工作中，我们应认真分析加以总结，从而为其他桩基缺陷处理施工做好指导工作。

参考文献：

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