試析混凝土灌注樁的質(zhì)量監(jiān)督

楊 軍，嚴(yán)建安，徐 萍

（長江委陸水樞紐管理局，湖北 赤壁 437302）

混凝土灌注端承樁施工是一種較為普及的基礎(chǔ)施工技術(shù)，從國家驗收規(guī)范來看，混凝土灌注端承樁的質(zhì)量監(jiān)督的形式也十分簡單，無非是地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁混凝土質(zhì)量的判定，所以往往對其質(zhì)量的監(jiān)督得不到足夠的重視。混凝土灌注端承樁的施工完全是在地下進(jìn)行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開挖驗收，同時由于地下工程不可見的因素很多，各種引起施工質(zhì)量的情況時有發(fā)生，無法隨時對質(zhì)量加以控制，容易發(fā)生縮頸、斷裂等諸多現(xiàn)象。作為隱蔽工程的施工，混凝土灌注端承樁如果在施工中對出現(xiàn)質(zhì)量問題不能準(zhǔn)確、及時的判斷并采取恰當(dāng)?shù)霓k法加以處理，那么所產(chǎn)生的質(zhì)量問題將直接影響整個工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會影響。依據(jù)目前的工程情況來看，發(fā)現(xiàn)關(guān)于樁的質(zhì)量控制和監(jiān)督問題可分為三個方面：樁質(zhì)量監(jiān)督的重點，樁的缺陷與防治，樁質(zhì)量的判定。

1 樁質(zhì)量監(jiān)督的重點

端承樁的承載機(jī)理是通過樁身將荷載傳遞到樁的底部，樁底嵌入在堅固的巖層上，因此可以判定出樁的承載力主要取決于樁身強(qiáng)度與地基承載力。當(dāng)樁身強(qiáng)度＞地基承載力時，樁的承載力＝地基承載力；反之，樁身強(qiáng)度＜地基承載力時，樁的承載力＝樁身強(qiáng)度。上述公式在樁孔底部沒有沉渣情況下成立。對于人工挖孔樁來說沉渣不是問題，而對于鉆孔樁來說沉渣問題則是必然存在的，沉渣量如果過大，那么樁在受荷時必然會產(chǎn)生過度沉降，如此樁將失去承載效果。

1.1 地基承載力的鑒定

從樁的施工程序來講，在質(zhì)量監(jiān)督中，首先應(yīng)確保地基承載力滿足設(shè)計要求，否則樁會失去效果。地基承載力則取決于巖層的構(gòu)造情況、樁身嵌入巖石的深度、巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度。如果施工地區(qū)處于斷裂帶，在施工中還要注意是否有夾層。例如，某單位辦公大樓，基礎(chǔ)設(shè)計為鉆孔端承樁，在對其部分樁抽芯檢驗時發(fā)現(xiàn)該樁的樁底盡然座落在軟土上。原來該大樓位于某條地震斷裂帶上，存在夾層，在鉆孔至夾層上破碎巖石時，施工單位以為已到風(fēng)化巖石就停止鉆孔了，而實際情況卻是在破碎層下面還有一層軟夾層，所以在抽芯檢驗時才能發(fā)現(xiàn)樁底座落于軟土上，故此，該部分樁承載力達(dá)不到設(shè)計要求。

1.2 樁身強(qiáng)度的監(jiān)督

如果地基承載力符合設(shè)計要求，但樁身強(qiáng)度不足的話，樁的承載力亦得不到保證。樁身強(qiáng)度的好壞主要取決于鋼筋籠制作質(zhì)量與混凝土質(zhì)量。鋼筋籠的制作和檢查，簡單明了；而影響混凝土質(zhì)量因素則很多，有些是可見的，有些是不可見的。在工程實踐中，不少樁由于混凝土質(zhì)量問題而使樁身強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求，因此樁身質(zhì)量的監(jiān)督主要在于監(jiān)督混凝土的質(zhì)量。

混凝土的質(zhì)量問題往往是由于施工工藝不合理引起的，因此必須對樁基工程的施工工藝、質(zhì)量保證措施進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，否則，可能起不到質(zhì)量監(jiān)督效果。

人工挖孔樁混凝土質(zhì)量好壞主要取決于混凝土澆搗工藝。樁在成孔時，就在土層設(shè)置了護(hù)壁，到達(dá)巖石層后，巖石就成為自然護(hù)壁，故此一般不存在孔壁質(zhì)量對混凝土產(chǎn)生多大的影響。但是在有地下水的水下部分進(jìn)行混凝土的澆搗時，必須采用水下混凝土配合比與水下導(dǎo)管灌注等方式以保證質(zhì)量。例如某車間廠房人工挖孔樁基礎(chǔ)，由于部分樁孔水位高，出水量大，施工單位自行采用簡易串筒灌注，澆搗混凝土?xí)r，從孔底至上5m左右“混凝土”表面有很高的水位，澆搗入孔的混凝土遭受水的浸泡沖刷，砂漿稀釋、骨料下沉，造成混凝土嚴(yán)重離析，后經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)該部分樁樁身混凝土質(zhì)量存在離析、“斷頸”等嚴(yán)重的問題。

鉆孔樁混凝土質(zhì)量不僅與澆注工藝有關(guān)，還與成孔工藝有很大的關(guān)系。要確保樁孔成孔質(zhì)量與灌注工藝的合理性。鉆孔樁成孔質(zhì)量在于樁徑應(yīng)不小于設(shè)計樁徑，護(hù)壁應(yīng)可靠。灌注工藝的合理主要在于控制好混凝土質(zhì)量的和易性，防止出現(xiàn)堵管、埋管，引起斷樁事故；控制導(dǎo)管埋深，使混凝土面處于垂直頂升狀，不使浮漿、泥漿卷入混凝土，防止提漏引起斷樁事故。

1.3 沉渣量的檢查

對于鉆孔樁，如果沉渣量過大，勢必造成樁受荷時發(fā)生大量沉降，同樣使樁的承載力失效。例如某機(jī)械加工車間廠房，某根樁設(shè)計承載力為1 500kN，實施荷載試驗時，當(dāng)荷載加至1 000kN時，樁就開始出現(xiàn)沉降，之后沉降逐漸加大，后經(jīng)多方查實才知道是因為樁端沉渣量過多，導(dǎo)致該樁失效，亦影響到其它樁的評定。

總之，就質(zhì)量監(jiān)督上來說，人工挖孔樁的關(guān)鍵在于樁身混凝土澆搗工藝是否合理與地基承載力是否符合設(shè)計要求；鉆孔灌注樁的關(guān)鍵不僅在于施工工藝與地基承載力，還在于沉渣量是否符合規(guī)范要求，因此對于人工挖孔樁來說，如樁存在質(zhì)量問題，不是混凝土有缺陷，就是沒有挖到持力層。而鉆孔灌注樁檢驗不合格，就可能是樁底沉渣量過大，或混凝土有缺陷，或沒有鉆到持力層，或兼而有之。

2 樁的缺陷與防治

2.1 人工挖孔樁

缺陷：樁身混凝土強(qiáng)度不足。

原因：混凝土遭受樁孔內(nèi)滲積水的危害，引起砂漿稀釋，砂石下沉，嚴(yán)重破壞混凝土的強(qiáng)度。

防治措施：①對于孔內(nèi)有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時應(yīng)把混凝土攪拌均勻，水盡量抽干，清底干凈，可采用串筒迅速澆搗，但是在水位以下部分，必須調(diào)整混凝土配合比，適當(dāng)減少用水量并增加水泥用量等；②對于水位高、出水量大的樁孔，在水位下必須采用水下混凝土配合比與導(dǎo)管灌注法灌注，在水位之上，則可采用簡單串筒澆搗，但是水必須抽干，泥漿、浮漿要清除干凈，兩種不同方法施工的交接層，用插搗器穿過反復(fù)插搗。

2.2 鉆孔灌注樁

缺陷一：樁底地基承載力不足。

原因：樁底端沒有支承在持力層上面。

防治措施：這種情況一般出現(xiàn)在復(fù)雜地層，這種地層一般最好取芯檢驗，如不能取芯，要參照鄰近取芯情況、鉆速、泥漿返上的巖屑及鉆進(jìn)情況（一般鉆進(jìn)至微風(fēng)化巖時，鉆頭不蹩鉆，主動鉆桿振動不很厲害，鉆進(jìn)聲音感覺較好）、工程地質(zhì)資料進(jìn)行綜合考慮。

缺陷二：縮徑（孔徑小于設(shè)計孔徑）。

原因：塑性土膨脹。

防治措施：成孔時，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，快速通過，在成孔一段時間，孔壁形成泥皮，孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹，如出現(xiàn)縮徑，采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。

缺陷三：樁底沉渣量過大。

原因：檢查不夠認(rèn)真，清孔不干凈或沒有進(jìn)行二次清孔。

防治措施：①認(rèn)真檢查，采用正確的測繩與測錘；②一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥漿性能，延長清孔時間等。在下好鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行二次清孔。二次清孔可利用導(dǎo)管進(jìn)行，準(zhǔn)備一個清孔接頭，一頭可接導(dǎo)管，一頭接膠管，在導(dǎo)管下完后，提離孔底0.4m，在膠管上接上泥漿泵直接進(jìn)行泥漿循環(huán)。二次清孔優(yōu)點：及時有效保證樁底干凈。

缺陷四：鋼筋籠上浮。

原因：①當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導(dǎo)管，導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時，由于澆注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大，推動了鋼筋籠上??；②由于混凝土灌注過鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時，其上層混凝土因澆注時間較長，已近初凝，表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠有一定握裹力，如果此時導(dǎo)管底端未及時提到鋼筋底部以上，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時也帶動鋼筋籠上移。

防治措施：①灌注混凝土過程中，應(yīng)隨時掌握混凝土澆注標(biāo)高及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2～3m時，應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上；②當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時，應(yīng)立即停止?jié)沧?，并?zhǔn)確計算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土標(biāo)高，提升導(dǎo)管后再進(jìn)行澆注，上浮現(xiàn)象即可消除。

缺陷五：斷樁與夾泥層。

原因：①泥漿過稠，增加了澆注混凝土的阻力，如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊，因此，在施工中經(jīng)常發(fā)生導(dǎo)管堵塞、流動不暢等現(xiàn)象，有時甚至灌滿導(dǎo)管還是不行，最后只好提取導(dǎo)管上下振擊，由于導(dǎo)管內(nèi)儲存大量混凝土，一旦流出其勢甚猛，在混凝土流出導(dǎo)管后，即沖破泥漿最薄弱處急速返上，并將泥漿夾裹于樁內(nèi)，造成夾泥層；②灌注混凝土過程中，因?qū)Ч苈┧驅(qū)Ч芴崧┒蜗虑蛞彩窃斐蓨A泥層和斷樁的原因。導(dǎo)管提漏有兩種原因：①當(dāng)導(dǎo)管堵塞時，一般采用上下振擊法，使混凝土強(qiáng)行流出，但如此時導(dǎo)管埋深很少，極易提漏。②因泥漿過稠，如果估算或測混凝土面難，在測量導(dǎo)管埋深時，對混凝土澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導(dǎo)管提離混凝土面，也就產(chǎn)生提漏，引起斷樁；③灌注時間過長，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注極為困難，導(dǎo)致堵管與導(dǎo)管拔不上來，引發(fā)斷樁事故；④導(dǎo)管埋得太深，拔出時底部已接近初凝，導(dǎo)管拔上后混凝土不能及時沖填，造成泥漿填入。

防治方法：①認(rèn)真做好清孔，防止孔壁坍塌；②盡可能提高混凝土澆注速度；③提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠，灌注混凝土過程中隨時測量導(dǎo)管埋深，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；④灌注水下混凝土前檢查導(dǎo)管是否漏水、彎曲等缺陷，發(fā)現(xiàn)問題要及時更換。

3 樁的質(zhì)量判定

3.1 人孔挖孔樁強(qiáng)風(fēng)化巖承載力的判定

如果端承樁荷載要求較?。ㄐ∮? 000kPa），而且地層是由強(qiáng)風(fēng)化逐漸變到中、微風(fēng)化，這時在樁底就可能遇到殘積強(qiáng)風(fēng)化物夾硬碎石層，這種情況樁底的承載力就視風(fēng)化物的結(jié)構(gòu)緊密、軟硬情況、硬碎塊的大小及含量而來判斷地基承載力，即參照碎石土的承載力；但是對于風(fēng)化成砂土狀者，則參照砂土的承載力。由于工程勘察的局限性，這一層的承載力在報告中往往誤差很大，這是由于該類巖層標(biāo)準(zhǔn)取值的誤差太大，再加上缺乏必要的荷載試驗作對比，又因在工程勘察時，取土樣本不全面。作為質(zhì)監(jiān)部門，有條件的話要盡量做荷載試驗作對比，對于人工挖孔樁，要下孔全面了解樁底巖石情況，參照有關(guān)經(jīng)驗知識來鑒定。

3.2 人孔挖孔樁中微風(fēng)化巖承載力判定

影響樁底承載力的因素有：結(jié)構(gòu)情況、樁底嵌入巖石深度、巖石單軸抗壓強(qiáng)度。一般承載力的判定方法是依據(jù)巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度乘以回歸系數(shù)，換算成巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

式中，f為巖石地基承載力的設(shè)計值（kPa）；y為折減系數(shù)；frk為巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）。

上述的式子是規(guī)范中判定地基承載力的公式，該公式只反映所取巖樣水化能力與單軸飽和抗壓強(qiáng)度，在單軸抗壓強(qiáng)度相同的情況下，由于巖石圍巖壓力阻礙了樁底巖石的破壞，因此樁嵌入巖石的長度越長，樁底地基承載力越高；在巖石段，對于人工挖孔樁，樁周摩擦阻力非常大，使得巖石對樁的承載力大增強(qiáng)；當(dāng)然構(gòu)造上的問題影響更大。

在樁基基底驗收時，樁承載力的判定：

對于人工挖孔樁應(yīng)檢查巖石的構(gòu)造情況。如果巖石裂隙發(fā)育較少，巖石完整性好，樁承載力可以取高值；反之取低值。同時還應(yīng)檢查巖層下面有沒有夾層，發(fā)現(xiàn)巖石夾層方法：①參考地質(zhì)勘察報告；②用錘擊孔底巖石，如聲脆亮，則沒夾層或夾層下臥很深；③在孔底邊巖石層面高位下方，用工具挖小洞探明，如層面高位處下方有軟層，根據(jù)巖石走向，說明有下臥軟夾層。如發(fā)現(xiàn)巖石下臥軟夾層，施工時應(yīng)挖除軟夾層。

對于鉆孔灌注樁，巖石構(gòu)造只能參照工程地質(zhì)勘察報告，與鉆進(jìn)情況（如鉆進(jìn)基巖時，鉆桿不會異常振動，孔底鉆頭研磨巖石聲音均勻，說明巖石層比較完整，反之，巖石裂隙比較發(fā)育）。要判斷巖石承載力，必須作適量抽芯檢驗，對于沒有取芯的樁孔，依下列幾個方面進(jìn)行綜合考慮：①鄰近孔的取芯情況；②泥漿循環(huán)返上來的巖屑；③鉆進(jìn)情況；④工程地質(zhì)勘察報告。

對于嵌入巖石比較深的樁，與人工挖孔樁一樣，同樣可以考慮巖石的圍壓作用，但是對于樁周摩擦阻力，則不可過高計算在內(nèi)。因為機(jī)械成孔大部分靠泥漿護(hù)壁，泥漿循環(huán)在孔壁巖石上形成一層堅硬潤滑泥皮，由于在樁體與孔壁之間存在這層潤滑泥皮，使得樁在該段巖石的摩擦阻力大大降低，甚至沒有存在，因此在判定鉆孔樁底地基承載力時應(yīng)著重考慮取上巖樣本身構(gòu)造情況、力學(xué)性能、物理性能、圍壓作用，不宜考慮樁周摩擦力；雖然機(jī)械濕孔作業(yè)的摩擦樁主要靠摩擦力承載，但由于其樁長比較大，整體樁不規(guī)則外形，使其具有較大的樁周摩擦力。

3.3 樁混凝土質(zhì)量判定

比較準(zhǔn)確判斷樁混凝土質(zhì)量的方法是靜載和抽芯，但是由于靜載、抽芯均為損傷性檢驗，且費用高、時間長，所以常常采用動測法判定樁身混凝土的質(zhì)量，而動測法具有一定的局限性，動測結(jié)果不能作為樁基工程竣工的驗收依據(jù)，只能用于普查質(zhì)量且僅供驗收參考。

判斷混凝土質(zhì)量還要依靠施工單位素質(zhì)，掌握施工過程實際情況與施工記錄。主要為：①審查主要施工人員、施工單位所施工過的工程質(zhì)量情況；②審查施工工藝是否適合于施工的實際情況，采取了什么質(zhì)量保證措施；③對施工記錄進(jìn)行審查，要求施工單位認(rèn)真做好成孔記錄與灌注記錄，認(rèn)真分析記錄中出現(xiàn)的機(jī)械故障及孔內(nèi)異常情況、事故等，并進(jìn)行推斷。

總之，樁混凝土質(zhì)量的判定，不僅要掌握現(xiàn)場施工實際情況與工藝情況、準(zhǔn)確的現(xiàn)場施工記錄，還要了解施工單位的綜合素質(zhì)，方可比較準(zhǔn)確判定混凝土質(zhì)量。

綜上所述，混凝土灌注樁質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于地基承載力的鑒定，審核混凝土施工工藝是否合理，正確了解樁的缺陷和防治措施。只有這樣才能對混凝土樁的質(zhì)量進(jìn)行控制，達(dá)到質(zhì)量監(jiān)督的目的。