混凝土灌注樁的質(zhì)量控制關(guān)鍵所在及缺陷防治探究

曾麗華+車?yán)蚰?/p>

[摘要]混凝土灌注樁作為橋梁工程基礎(chǔ)的主要形式之一，是橋梁工程質(zhì)量控制的重中之重，由于樁基工程的隱蔽性，給質(zhì)量控制帶來(lái)一定的難度。根據(jù)阜新至朝陽(yáng)高速公路橋梁工程樁基施工的經(jīng)驗(yàn)，提出了樁基工程施工質(zhì)量控制的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及質(zhì)量缺陷的防止措施，有效控制橋梁混凝土灌注樁樁基工程施工質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]灌注樁；質(zhì)量控制；缺陷防治；檢測(cè)；樁基礎(chǔ)

灌注樁質(zhì)量控制從驗(yàn)收規(guī)范來(lái)看十分簡(jiǎn)單，無(wú)非是地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁混凝土質(zhì)量的判斷，但由于地下工程不可見(jiàn)的因素很多，因此判定起來(lái)比較難以準(zhǔn)確。筆者依據(jù)阜新至朝陽(yáng)高速公路橋梁工程基樁施工和多年的工作經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)，從樁的承載機(jī)理看質(zhì)量控制的關(guān)鍵，對(duì)樁的缺陷與防治措施等問(wèn)題進(jìn)行探討。

1從灌注樁承載機(jī)理看質(zhì)量控制的關(guān)鍵

支撐樁的承載機(jī)理是樁把荷載傳遞到樁的底部，它支承在兼顧的巖土層上，不難得出樁的承載力取決于樁身強(qiáng)度與地基承載力。當(dāng)樁身強(qiáng)度>地基承載力，樁的承載力=地基承載力：反之，樁身強(qiáng)度<地基承載力，樁的承載力=樁身強(qiáng)度。

前面公式在孔底沒(méi)有沉渣情況下成立。對(duì)挖孔樁沉渣不是問(wèn)題，而沉渣問(wèn)題對(duì)于鉆孔樁則是存在的，沉渣量過(guò)大，樁受荷時(shí)發(fā)生大量沉降，樁將失效。對(duì)摩擦樁來(lái)說(shuō)，由于其受力機(jī)理是通過(guò)樁表面和周圍土壤之間的摩擦力或依附力，逐漸把荷載從樁頂傳遞到周圍的土體中，如果在設(shè)計(jì)中端部反力不大，端部的沉渣量對(duì)樁承載力亦影響不大。

1.1樁質(zhì)量控制關(guān)鍵之一：地基承載力

從樁的施工程序來(lái)講，在質(zhì)量控制中，首先確保地基承載力符合設(shè)計(jì)要求，否則將使樁失效。支撐樁地基承載力取決巖層的構(gòu)造情況、樁嵌入巖石的深度、巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度。摩擦樁地基承載力取決于樁表面周圍土壤的種類、接觸面積、摩擦系數(shù)等。

地基承載力的控制措施主要為：在施工中及時(shí)撈取渣樣與設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，如有異常及時(shí)向設(shè)計(jì)部門及主管單位匯報(bào)，以采取措施進(jìn)行補(bǔ)救或更變。

1.2樁質(zhì)量控制關(guān)鍵之二：樁身強(qiáng)度的控制（在于施工工藝）

地基承載力符合設(shè)計(jì)要求，如樁身強(qiáng)度不足，樁的承載力亦得不到保證，樁身強(qiáng)度是樁質(zhì)量控制的另一關(guān)鍵。樁身質(zhì)量控制主要在于控制混凝土的質(zhì)量，樁身強(qiáng)度取決于鋼筋籠的制作質(zhì)量與混凝土質(zhì)量。鋼筋籠的制作檢查，簡(jiǎn)單明了：而影響混凝土質(zhì)量因素則很多，有些是可見(jiàn)的，有些是不可見(jiàn)的。在工程實(shí)踐中，不少樁由于混凝土質(zhì)量問(wèn)題而使樁身強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此樁身質(zhì)量的控制主要在于控制混凝土質(zhì)量。

混凝土的缺陷往往是由于施工工藝不合格引起，因此必須對(duì)樁基工程的施工工藝、質(zhì)量保證措施進(jìn)行嚴(yán)格的控制，否則，也起不到質(zhì)量控制效果，工程驗(yàn)收時(shí)，對(duì)工程質(zhì)量如何，將沒(méi)有把握，檢測(cè)出現(xiàn)的問(wèn)題亦無(wú)從分析。

人工挖孔樁混凝土缺陷主要產(chǎn)生于混凝土澆搗工藝。成孔時(shí)，在土層設(shè)置護(hù)壁，而在巖石層，孔壁巖石自然護(hù)壁，一般不存在孔壁質(zhì)量對(duì)混凝土產(chǎn)生多大的影響。主要控制混凝土澆搗工藝特別是有地下水的水下部分混凝土的澆搗，必須采用水下混凝土配合比與水下導(dǎo)管灌注等。

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，操作得當(dāng)。鉆孔樁成孔質(zhì)量在于：樁徑不小于設(shè)計(jì)樁徑，護(hù)壁可靠；關(guān)系到混凝土質(zhì)量的灌注工藝主要是：第一，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。第二，控制導(dǎo)管埋深2～4米，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對(duì)于鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的另一個(gè)關(guān)鍵：沉渣量的檢查

對(duì)摩擦樁來(lái)說(shuō)，由于其受力機(jī)理是通過(guò)樁表面和周圍土壤之間的摩擦力或依附力逐漸把荷載從樁頂傳遞到周圍的土體中，如果在設(shè)計(jì)中端部反力不大，端部的沉渣量對(duì)樁承載力亦影響不大；而對(duì)于鉆孔端承樁，如果沉渣量過(guò)大，勢(shì)必造成樁受荷時(shí)發(fā)生大量沉降，同樣使樁的承載力失效。樁出現(xiàn)的大量沉降，經(jīng)多方面證實(shí)是因?yàn)闃抖顺猎窟^(guò)多，導(dǎo)致該樁失效，亦影響其他樁的評(píng)定。因此鉆孔灌注樁另一個(gè)控制的關(guān)鍵還在于沉渣量的檢查。

主要質(zhì)量控制措施如下。

（1）認(rèn)真檢查，采用正確的測(cè)繩與測(cè)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(zhǎng)清孔時(shí)間等進(jìn)行清孔。

（3）在下完鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過(guò)規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行二次清孔。二次清孔是保證沉渣量符合要求的最有效措施。

總之，人工挖孔樁質(zhì)量控制的關(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(jì)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(duì)于人工挖孔樁來(lái)說(shuō)，如樁存在質(zhì)量問(wèn)題，不是混凝土有缺陷，就是沒(méi)有挖到持力層。而鉆孔灌注樁檢驗(yàn)不合格，就可能是樁底沉渣量過(guò)大，或混凝土有缺陷，或沒(méi)有鉆到持力層，或兼而有之。

2混凝土灌注樁基礎(chǔ)缺陷及防治措施

2.1人工挖孔樁

樁身混凝土強(qiáng)度不足。原因：混凝土遭受孔內(nèi)水的危害，引起灰漿稀釋，砂石下沉，嚴(yán)重破壞混凝土的強(qiáng)度。防治措施：①對(duì)于孔內(nèi)有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時(shí)把混凝土拌勻，水抽干，可以采用串筒迅速澆搗，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(duì)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，為了避免水下導(dǎo)管灌注通病——樁身上部混凝土強(qiáng)度低，則可以采用簡(jiǎn)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(guò)反復(fù)插搗。

2.2鉆孔灌注樁

（1）樁底地基承載力不足。原因：樁端沒(méi)有支撐在持力層上面。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(yàn)，如不能孔孔取芯，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(shí)，鉆頭不蹩鉆，主動(dòng)鉆桿震動(dòng)不很厲害，鉆進(jìn)聲音感覺(jué)較好）、工程地質(zhì)資料進(jìn)行綜合考慮。

（2）縮徑（孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑）。原因：塑性土膨脹。防治措施：成孔時(shí)，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，快速通過(guò)，在成孔一段時(shí)間，孔壁形成泥皮，孔壁不會(huì)滲水，亦不會(huì)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。

（3）樁底沉渣量過(guò)大。原因：檢查不夠認(rèn)真，清孔不干凈或沒(méi)有進(jìn)行二次清孔。防治措施：①認(rèn)真檢查，采用正確的測(cè)繩與測(cè)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(zhǎng)清孔時(shí)間等進(jìn)行清孔。在下完鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過(guò)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(gè)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(diǎn)：及時(shí)有效保證樁底干凈。

（4） 鋼筋籠上浮。原因：①當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時(shí)提升導(dǎo)管，導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有1米左右的距離，由于澆注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大，推動(dòng)了鋼筋籠上??；②由于混凝土灌注過(guò)鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時(shí)，其上層混凝土因澆注時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)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(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)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(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上移。防治措施：①灌注混凝土過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)掌握混凝土澆筑標(biāo)高及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土埋過(guò)鋼筋籠底端2～3米時(shí)，應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管提升至鋼筋籠底端以上；②當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開(kāi)始上浮時(shí)，應(yīng)立即停止?jié)沧ⅲ?zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土標(biāo)高，提升導(dǎo)管后在進(jìn)行澆注，上浮現(xiàn)象即可消除。

（5）斷樁與夾泥層。原因：①泥漿過(guò)稠，增加了澆注混凝土的阻力，比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(dòng)不暢等現(xiàn)象，有時(shí)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(chǔ)存大量混凝土，一旦流出其勢(shì)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(guò)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(shí)，一般采用上下振擊法，使混凝土強(qiáng)行流出，但如此時(shí)導(dǎo)管埋深很少，極易提漏。②因泥漿過(guò)稠，如果估算或測(cè)混凝土面難，在測(cè)量導(dǎo)管埋深時(shí)，對(duì)混凝土澆筑高度判讀錯(cuò)誤，而在卸管時(shí)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨時(shí)間增長(zhǎng)，泥漿中殘?jiān)鼘⒉粩喑恋?，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，造成堵管與導(dǎo)管拔不上來(lái)，引發(fā)斷樁事故；④導(dǎo)管埋得太深，拔出時(shí)底部已經(jīng)接近初凝，導(dǎo)管拔上后混凝土不能及時(shí)充填，造成泥漿填入。

防治方法：①認(rèn)真做好清孔，防治孔壁坍塌；②盡可能提高混凝土澆筑速度：一是開(kāi)始澆混凝土?xí)r盡量累積大量混凝土，產(chǎn)生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力；二是快速連續(xù)澆注，使混凝土和泥漿一直保持流動(dòng)狀態(tài)，可防導(dǎo)管堵塞；③提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠，灌注混凝土過(guò)程中隨時(shí)測(cè)量導(dǎo)管埋深，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(wèn)題要及時(shí)更換。

3結(jié)論

橋梁混凝土灌注樁基樁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于地基承載力的保證，混凝土施工工藝合理，并掌握基樁缺陷的防治措施。這樣才能對(duì)混凝土灌注樁質(zhì)量進(jìn)行有效控制，達(dá)到質(zhì)量控制的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王英.混凝土灌注樁工程質(zhì)量超聲波檢測(cè)理論方法及應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東科技大學(xué)，2005.

[2]王正君.超聲法檢測(cè)灌注樁混凝土強(qiáng)度的研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2005.

[3]常聚友，劉祖富，郭江波.混凝土灌注樁完整性及沉渣厚度的檢測(cè)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2014（10）：59-63.