灌注樁常見質(zhì)量缺陷問題分析

楊恒陽

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 83000)

作為一種常見的、重要的建筑物基礎(chǔ)型式，灌注樁因其具有施工工藝相對簡單且比較成熟、適應(yīng)性強(qiáng)、工作性能穩(wěn)定、施工干擾小、施工效率高等方面的特點(diǎn)，近年來在水利、交通、能源以及建筑等多個工程領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在長距離輸水渡槽、大跨度交通橋以及大型高程建筑等工程項(xiàng)目中使用更為普遍，發(fā)揮著重要作用。

隨著灌注樁在大型輸水工程中的廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的樁基質(zhì)量缺陷問題在施工過程中也時有出現(xiàn)，較為常見有縮頸、樁底沉渣過厚、樁身局部夾泥(縮徑)、集中性氣孔、斷樁、短樁、樁頂出現(xiàn)混凝土低強(qiáng)區(qū)以及鋼筋籠上浮等。由于灌注樁質(zhì)量缺陷直接關(guān)系到上部建筑物的運(yùn)行安全和使用壽命，因此在施工過程中必須要引起足夠重視。

本文從灌注樁質(zhì)量缺陷類型、缺陷成因以及各類型灌注樁質(zhì)量缺陷的防治措施等方面進(jìn)行綜合闡述，旨在為相關(guān)在建及擬建工程提供參考，以減少或避免灌注樁質(zhì)量問題的出現(xiàn)，同時為施工完成且存在相應(yīng)質(zhì)量缺陷的灌注樁提供解決方案。

1 缺陷類型及成因分析

1.1 縮頸

在灌注樁成孔過程中由于鉆錐磨損且未及時補(bǔ)焊，或是鉆孔所在位置處地層存在膨脹性土體，使得成孔后部分孔壁土體突出并侵入有效樁徑范圍內(nèi)，從而產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼筋籠無法順利放置，進(jìn)而影響施工進(jìn)度。

1.2 樁底沉渣過厚

導(dǎo)致樁底沉渣過厚的原因主要包括以下方面：

(1)樁身混凝土灌注前清孔不徹底，未能將成孔過程中產(chǎn)生的沉渣全部清除。

(2)下放鋼筋籠和導(dǎo)管過程中與孔壁發(fā)聲碰撞，導(dǎo)致孔壁土體剝落、坍塌，從而形成較厚的沉渣。

1.3 樁身局部夾泥

在樁身混凝土灌注過程中，由于導(dǎo)管埋置深度不當(dāng)，混凝土形成翻涌，使得孔壁周圍土體局部剝落或坍塌，其中局部分散性泥團(tuán)及間歇灌注時壓入的少量空氣會導(dǎo)致樁身混凝土出現(xiàn)蜂窩麻面，集中性泥團(tuán)會使得局部斷面夾泥或環(huán)狀夾泥導(dǎo)致樁身混凝土出現(xiàn)縮徑。

1.4 集中性氣孔

在樁身混凝土施工過程中，由于導(dǎo)管埋置過深，同時混凝土和易性較差、流動性不足，間歇灌注的混凝土將導(dǎo)管內(nèi)的空氣壓入樁身混凝土中無法排出，從而形成較大面積的集中性氣孔，嚴(yán)重影響樁身混凝土截面受力面積。

1.5 斷樁

斷樁是指由于施工原因?qū)е碌臉渡砘炷磷陨隙挛葱纬蛇B續(xù)整體的現(xiàn)象，是嚴(yán)重的質(zhì)量事故，其成因主要包括以下方面。

(1)混凝土拌合物質(zhì)量不合格：一方面當(dāng)混凝土拌合物坍落度較小時，其流動性差致使注入導(dǎo)管的混凝土不能夠順利翻起，造成導(dǎo)管堵塞，最終導(dǎo)致混凝土灌注中斷形成斷樁；另一方面當(dāng)混凝土拌合物坍落度過大時，由于長距離運(yùn)輸或是拌制至灌注間隔時間過長導(dǎo)致混凝土離析，導(dǎo)管中混凝土粗骨料無法同漿體同時翻起在底部形成集中堆存，造成導(dǎo)管堵塞，從而致使混凝土灌注中斷形成斷樁。

(2)首批混凝土灌注量不足：由于首批混凝土灌注量不足，導(dǎo)管底部不能夠被混凝土完全掩埋，泥漿由導(dǎo)管底部灌入，從而在后續(xù)灌注混凝土與首批混凝土間形成泥漿夾層導(dǎo)致斷樁的出現(xiàn)。

(3)管口出露：灌注樁施工過程中由于計算和測量錯誤，致使導(dǎo)管提升出混凝土頂面，泥漿由出露管口涌入導(dǎo)管，從而在后續(xù)灌注混凝土與前期混凝土間形成泥漿夾層產(chǎn)生斷樁。

(4)導(dǎo)管密封性差：由于導(dǎo)管破損或是連接密封性不滿足要求，致使泥漿滲入導(dǎo)管在混凝土間形成泥漿夾層導(dǎo)致斷樁。

(5)孔壁坍塌：由于地層條件較為松散，混凝土灌注過程中底部混凝土向上翻涌形成頂托作用，固壁泥漿不能有效發(fā)揮作用，使得孔壁土體剝落、坍塌，在混凝土間形成泥沙夾層，從而產(chǎn)生斷樁。

(6)導(dǎo)管無法提起：混凝土灌注過程中由于計算錯誤導(dǎo)致導(dǎo)管未能及時提升，以致于導(dǎo)管底部混凝土初凝使得導(dǎo)管無法提起或斷裂，或是導(dǎo)管提升過程中鋼筋籠掛住導(dǎo)管口法蘭使得導(dǎo)管無法順利提升，從而導(dǎo)致施工中斷形成斷樁。

(7)其他因素：導(dǎo)致斷樁的因素還包括由于機(jī)械故障、停電以及施工組織不力等因素造成的施工中斷。

1.6 短樁

灌注樁施工至頂部時，由于渣土的摻入導(dǎo)致固壁泥漿稠度增加，使得常規(guī)探測錘無法沉入到混凝土頂面或不能探明是否為混凝土頂面，產(chǎn)生誤判，造成導(dǎo)管提前拔出而終止混凝土灌注，導(dǎo)致樁長未達(dá)到設(shè)計要求。

1.7 樁頂混凝土低強(qiáng)區(qū)

樁身混凝土灌注施工至樁頂部位時，混凝土中容易混入泥水發(fā)生離析、水灰比失控，混凝土強(qiáng)度無法滿足設(shè)計要求，產(chǎn)生樁頂混凝土低強(qiáng)區(qū)。

1.8 鋼筋籠上浮

施工過程中導(dǎo)管提升鉤掛鋼筋籠以及在鋼筋籠底部混凝土灌注速度過快、混凝土向上翻涌形成的頂托力大于鋼筋籠的自重時均會導(dǎo)致鋼筋籠的上浮。

2 防治措施

上述灌注樁常見質(zhì)量缺陷均不同程度影響其工作性能的發(fā)揮，嚴(yán)重時將會直接危及建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全和使用壽命，因此在設(shè)計、施工過程中必須引起高度重視，做好灌注樁質(zhì)量缺陷的預(yù)防和處理工作，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計功能的正常發(fā)揮。

2.1 預(yù)防措施

灌注樁質(zhì)量缺陷的預(yù)防措施包含以下方面。

(1)施工準(zhǔn)備階段：認(rèn)真檢查施工機(jī)具設(shè)備的性能、電力供應(yīng)、材料準(zhǔn)備等方面情況，做好施工組織設(shè)計，制定應(yīng)急預(yù)案，確保不會因?yàn)樯鲜龇矫婀收匣驕?zhǔn)備不足導(dǎo)致施工中斷，保證樁身混凝土的連續(xù)灌注；通過混凝土配合比試驗(yàn)選定合適的坍落度指標(biāo)，以減少或避免因混凝土離析或流動性不足導(dǎo)致的堵管；結(jié)合工程區(qū)地層巖性選擇合適的泥漿配比，在保證混凝土順利灌注的前提下，充分發(fā)揮泥漿固壁作用，減少施工過程中的孔壁剝落或坍塌；進(jìn)行密封性試驗(yàn)和抗拉拔試驗(yàn)，確保施工過程中泥漿不會滲入導(dǎo)管；選擇合適容量的料斗，確保首批混凝土灌注量滿足設(shè)計要求；適量加大探測錘重量，保證探測錘能夠沉入至混凝土頂面，避免因量測不準(zhǔn)確產(chǎn)生誤判。

(2)施工實(shí)施階段：認(rèn)真檢查樁孔的垂直度，對于磨損的錐頭及時修補(bǔ)，保證成孔質(zhì)量；成孔后認(rèn)真做好清孔工作，確保樁底沉渣全部清除；控制鋼筋籠及導(dǎo)管下放時的垂直度和下放速度，避免因觸碰孔壁或擾動泥漿導(dǎo)致孔壁土體剝落或坍塌；混凝土灌注前進(jìn)行現(xiàn)場坍落度檢測，離析及和易性不滿足時嚴(yán)禁入倉灌注；嚴(yán)格控制混凝土灌注速度，避免因混凝土翻涌流速過大導(dǎo)致孔壁土體受擾動發(fā)生剝落或坍塌；認(rèn)真計算混凝土的澆筑量與混凝土頂面理論上升高度，結(jié)合探測錘實(shí)測混凝土頂面高程，嚴(yán)格控制導(dǎo)管的提升，確保導(dǎo)管在混凝土中的埋置深度在2～4m范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)因?qū)Ч苈裰眠^深導(dǎo)致無法提升或提升過快導(dǎo)致管口拔出混凝土面；鋼筋籠制作時，主筋接頭應(yīng)順鋼筋籠圓周方向排布，避免形成錯臺鉤掛導(dǎo)管；鋼筋籠安放完成后，將鋼筋籠頂部焊接固定于井口護(hù)筒，以防止施工過程中出現(xiàn)鋼筋籠上浮。

2.2 處理措施

灌注樁一旦出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，應(yīng)視缺陷類型、位置以及缺陷程度采用相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)，常用的缺陷處理措施包含如下幾種。

(1)灌漿法：通過在樁身鉆孔至缺陷部位，利用高壓水流沖洗以清除缺陷部位雜質(zhì)和松散混凝土，隨后灌注水泥漿液，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)和修復(fù)缺陷的目的，具有適應(yīng)性強(qiáng)、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，常用的有高壓旋噴灌漿[4]、純壓式灌漿[5]。灌漿法適用于樁身局部夾泥、集中性氣孔及樁底沉渣過厚等缺陷的修復(fù)。

(2)樁芯鑿井法：人工在樁芯位置處開鑿一直徑約80cm(以滿足工人施工)的圓形孔洞至缺陷位置以下2m位置處，人工清除缺陷部位的渣土及附著在鋼筋籠上的混凝土，隨后灌注與樁身同標(biāo)號的膨脹性混凝土，以修復(fù)樁身的完整性，必要時可安放插筋或鋼筋籠以提高樁身強(qiáng)度和整體性。該法適用于直徑較大(D≥1.2m)灌注樁較為嚴(yán)重的縮徑和斷樁的處理，由于過多依賴人工作業(yè)，施工效率較低；同時，如果缺陷部位位于地下水位以下，還應(yīng)考慮相應(yīng)的降水、排水措施，以保證施工安全。

(3)擴(kuò)徑法：人工在缺陷樁周對稱開挖兩個豎直導(dǎo)洞至缺陷部位以下0.5m，隨后沿樁周在缺陷范圍內(nèi)開挖環(huán)洞，清除并沖洗干凈缺陷部位混凝土及渣土，將新鮮混凝土進(jìn)行鑿毛處理并布設(shè)插筋，再采用原樁身設(shè)計標(biāo)號混凝土將缺陷部位及環(huán)洞澆筑密實(shí)，待混凝土凝固后，采用制備土料將兩側(cè)豎直導(dǎo)洞分層回填夯實(shí)。該法適用于位于地下水位以上的樁身局部夾泥的處理，具有直觀、缺陷修復(fù)徹底、保證率高的特點(diǎn)，但施工效率較低。

(4)原位復(fù)樁：即在缺陷樁位置處提出鋼筋籠、對已灌注混凝土重新鉆孔或采用粘性土對已灌注樁孔回填夯實(shí)后再行鉆孔，隨后按原有程序重新進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)。該法主要用于混凝土灌注前期出現(xiàn)的斷樁修復(fù)。

(5)接樁：人工鑿除樁身混凝土至缺陷部位以下0.5m，將泥漿、渣土及附著在鋼筋籠上的混凝土等雜質(zhì)清洗干凈后，澆筑原設(shè)計標(biāo)號混凝土至設(shè)計高程。該法適用于地層條件較好、且缺陷位置位于地下水位以上的斷樁、短樁及樁頂混凝土低強(qiáng)區(qū)的缺陷修復(fù)。

(6)補(bǔ)樁：在缺陷樁左右兩側(cè)各新增一根灌注樁，對稱布置，且兩者設(shè)計承載力之和不小于原灌注樁設(shè)計值，在樁頂設(shè)置承臺將新增樁同缺陷樁連接成整體，共同承受上部荷載，又稱“扁擔(dān)樁”。該法適用于缺陷樁難以修復(fù)的情況，工程運(yùn)行安全保證率高，但成本較高，且受限于樁位的布置。

3 結(jié)語

灌注樁在施工時應(yīng)認(rèn)真做好施工組織，針對施工過程中可能存在的問題和隱患提前排查、消除，以減少或避免質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)；對于已經(jīng)產(chǎn)生的缺陷樁，應(yīng)探明缺陷具體情況，及時采用相應(yīng)措施進(jìn)行處理和修復(fù)，以保證建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)行安全。

[1] 趙宏志, 李靖華. 鉆孔灌注樁施工中質(zhì)量缺陷與處理措施[J]. 低溫建筑技術(shù), 2009, 31(02): 124- 125．

[2] 朱益大. 混凝土灌注樁質(zhì)量控制及缺陷處理方法[J]. 公路交通技術(shù), 2008(04): 63- 65．

[3] 岳彩蘭. 灌注樁缺陷分析及處理對策研究[J]. 青海交通科技, 2008(02): 51- 52．

[4] 曾凡平. 灌注樁各種缺陷樁加固處理方案[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計, 2017(07): 3793- 2813．

[5] 于方, 曹建勝. 灌注樁缺陷成因分析及處理措施[J]. 廣州化學(xué), 2014, 39(01): 59- 63．

[6] 鄔炳林, 許長安. 橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量缺陷的原因分析及處理[J]. 浙江水利科技, 2005(05): 85- 86．

[7] 段曉強(qiáng). 灌注樁斷樁缺陷成因和防治[J]. 山西建筑, 2014, 40(27): 103- 104．

[8] 湯國良. 對鉆孔灌注樁通常性缺陷的研究及對策[J]. 云南科技管理, 2009, 22(02): 71- 74．