鋼筋混凝土灌注樁質(zhì)量監(jiān)督與控制

莊國(guó)武

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第一工程有限公司,沈陽(yáng)110179）

1 引言

鋼筋砼灌注樁(簡(jiǎn)稱樁)的質(zhì)量監(jiān)督及過程控制，是對(duì)地基承載力的鑒定（通過觸探、取樣）、施工控制與樁砼質(zhì)量的判定。由于基礎(chǔ)工程的隱蔽性，致判定存在不確定性，依據(jù)工程實(shí)踐及理論，從樁的承載機(jī)理，圍繞其施工過程，對(duì)質(zhì)量監(jiān)督及保證進(jìn)行探討。

2 以灌注樁承載機(jī)理來確定質(zhì)量監(jiān)督管理

端承樁的承載機(jī)理是樁把荷載傳到樁端，將力傳遞到設(shè)計(jì)的永久持力層，樁承載力決定于樁混凝土強(qiáng)度與地基承載力：“樁混凝土強(qiáng)度＞地基承載力：樁的承載力=地基承載力”；“樁混凝土強(qiáng)度<地基承載力，樁的承載力=樁砼強(qiáng)度”，此表述在無沉渣時(shí)成立[1]。

2.1 樁質(zhì)量監(jiān)督—基礎(chǔ)地耐力的核算

樁的施工組織和質(zhì)量監(jiān)查時(shí)，首先應(yīng)確保地耐力完全符合設(shè)計(jì)及核算指標(biāo)，否則樁將不滿足荷載要求；地耐力取決持力層的地質(zhì)構(gòu)造、樁的嵌入深度、持力層單軸飽和抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)。

若工程處于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造帶，在施工過程應(yīng)探明是否存在軟弱夾層：元電三期廠外輸煤走廊105段，至設(shè)計(jì)標(biāo)高，土質(zhì)符合設(shè)計(jì)說明的描述，進(jìn)行觸探試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)此⑨/A軸樁的樁底位于濕陷性黃土夾層上，承載力為滿足設(shè)計(jì)。最終由設(shè)計(jì)單位出設(shè)計(jì)變更，避免了質(zhì)量隱患。沈陽(yáng)惠天人孔樁工程，主廠房①～③軸，設(shè)計(jì)標(biāo)高-6.70m處，在礫石和中砂混合層中出現(xiàn)200～300㎜的黏土層，不滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)再次挖掘至礫砂持力層，地耐力符合。

2.2 樁質(zhì)量監(jiān)督─樁身混凝土強(qiáng)度

地耐力符合設(shè)計(jì)及核算，樁身強(qiáng)度為樁承載力和荷載傳遞的保證之必要條件和樁質(zhì)量保證的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.2.1 灌注樁孔徑施工

為核對(duì)地質(zhì)資料、檢驗(yàn)設(shè)備、工藝及施工技術(shù)要求是否符合，宜“試成孔”；做好定位放線，樁凈距≤2倍樁徑且≤2.5m應(yīng)跳躍開挖；第一節(jié)護(hù)壁井圈（人孔樁）軸線與設(shè)計(jì)偏差宜≤20mm；頂面應(yīng)高出零米標(biāo)高150～200mm[1]，上層護(hù)臂壁厚相對(duì)于下層厚度增加100～120mm；上下護(hù)壁搭接長(zhǎng)度≥50mm。至標(biāo)高后清理護(hù)壁淤泥和孔底積水、殘?jiān)?yàn)收后應(yīng)立即封底和灌注砼。

2.2.2 鋼筋籠制作安裝

鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)和焊接試驗(yàn)應(yīng)合格，檢查主材質(zhì)保單和材料的符合性；鋼筋籠制作嚴(yán)格按設(shè)計(jì)加工，搬運(yùn)和吊裝時(shí)，應(yīng)防止扭曲變形；安裝前應(yīng)復(fù)檢，確定無孔內(nèi)塌方和沉渣；準(zhǔn)確定位，扶穩(wěn)、緩慢、順直；墊塊每1.5～2m一組，每組3個(gè)，相距120°，呈梅花形布置。

2.2.3 灌注樁的混凝土質(zhì)量

施工時(shí)影響砼質(zhì)量因素是致樁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的主要原因，因而質(zhì)量檢查以砼的檢查為主；產(chǎn)生砼缺陷主要原因是施工工藝不合理，因此必須對(duì)施工工藝、保證措施進(jìn)行仔細(xì)策劃，加強(qiáng)實(shí)施過程的控制。

砼灌注：砼澆筑前，進(jìn)行二次清理：孔壁、孔底必須干凈，孔底浮渣已清理，孔壁光滑緊實(shí)，用串筒法（導(dǎo)管法）澆筑，串筒端距孔底高度宜小于2m，采用插入式振搗器振搗密實(shí)。

砼的粗骨料選用5～40mm的連續(xù)粒級(jí)碎石，按配合比投料，砼坍落度以50～80mm為宜；坍落度損失大于50mm/h時(shí)，要調(diào)整配比且按規(guī)范要求留置試件。人孔樁砼缺陷源于砼澆筑技術(shù)，水下砼的澆筑宜采用抗?jié)B砼配比與串管工藝。

鉆孔樁砼質(zhì)量不僅取決于澆注、振搗工藝，還決定于成孔工藝：成孔質(zhì)量在于：樁徑≥設(shè)計(jì)樁徑，護(hù)壁可靠；灌注工藝是：控制砼和易性，防止堵管、埋管可能導(dǎo)致的斷樁；控制導(dǎo)管埋深（2～4m），使砼面處于垂直頂升狀，避免浮漿、泥漿卷入，防止提漏導(dǎo)致斷樁。

2.3 鉆孔灌注樁質(zhì)量檢查─沉渣量

摩擦樁受力機(jī)理是通過樁表面和周圍土壤之間的摩擦力（依附力），端部沉渣量對(duì)樁承載力影響不大；對(duì)于端承樁，若沉渣量過大，樁承受荷載時(shí)將產(chǎn)生沉降，致使承載力失效。

2.4 成樁質(zhì)量檢驗(yàn)

灌注樁反射波檢測(cè)和荷載試驗(yàn)及樁身動(dòng)測(cè)，樁身動(dòng)測(cè)試驗(yàn)包括大應(yīng)變和小應(yīng)變，可測(cè)出樁長(zhǎng)、縮徑、擴(kuò)徑、斷樁及砼強(qiáng)度，樁身動(dòng)測(cè)必須合格。人孔樁監(jiān)督主要在于樁身砼施工工藝、地耐力等同設(shè)計(jì)符合性；鉆孔灌注樁的關(guān)鍵控制點(diǎn)不僅在于工藝與地耐力，還在于孔底沉渣量。

3 砼灌注樁基礎(chǔ)缺陷及防治

3.1 人工挖孔樁

樁砼強(qiáng)度不足原因：砼受孔內(nèi)溢出水的危害。措施：對(duì)于樁孔沒于水下的部分，應(yīng)采用抗?jié)B（S級(jí)）砼配合比與導(dǎo)管灌注法澆筑；水面上部，為了避免水下導(dǎo)管灌注上部砼導(dǎo)致的低強(qiáng)度的問題，采用串筒法澆筑，接茬處應(yīng)進(jìn)行復(fù)振。

3.2 鉆孔灌注樁

①樁底地基承載力不足原因：樁端未作用于永久持力層；措施：抽芯試驗(yàn)，參照周邊抽芯、鉆進(jìn)速度、泥漿帶出的碎屑及地勘資料等差異化評(píng)價(jià)。

②縮徑原因：塑性土膨脹；措施：成孔時(shí)采用上下反復(fù)掃孔使孔徑略大，加大泵出力，致孔壁快速形成泥皮。

③過大樁底沉渣量的原因：清孔不徹底或未進(jìn)行二次清孔；措施：改善泥漿稠度，延長(zhǎng)清孔時(shí)間，下完鋼筋籠后，復(fù)檢沉渣量至合格。

④鋼筋籠上浮原因：當(dāng)砼灌注至鋼筋籠下，導(dǎo)管砼澆筑時(shí)形成的沖擊力導(dǎo)致鋼筋籠向上位移；措施：澆筑砼時(shí)，測(cè)量砼澆注標(biāo)高和串聯(lián)導(dǎo)管的位置，當(dāng)砼高于底端標(biāo)高2～2.5m時(shí)，應(yīng)提導(dǎo)管至相應(yīng)位置再進(jìn)行澆注。

⑤斷樁與夾渣層原因：泥漿過稠，增加了砼澆筑的阻力，澆筑時(shí)將泥漿混于灌注樁混凝土內(nèi)，造成夾渣層；而因串管破損和提漏二次下球是造成夾層和斷樁的原因。措施：做好清孔，防止孔壁坍塌；加速砼澆注及澆筑量，砼澆筑應(yīng)力將抵消泥漿阻力；連續(xù)且加速混凝土澆筑，使砼和泥漿保持流動(dòng)性防導(dǎo)管堵塞；串管的動(dòng)作深測(cè)量必須準(zhǔn)確、可靠，嚴(yán)格遵循施工流程。

4 灌注樁的質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.1 人孔樁強(qiáng)風(fēng)巖的評(píng)價(jià)

若端承樁荷載設(shè)計(jì)值很小(＜0.1MPa)[1]，且地層由強(qiáng)風(fēng)化漸變到中、微風(fēng)化，在樁底就會(huì)遇到殘積強(qiáng)風(fēng)化物夾硬碎石層，參照碎石土承載力；而風(fēng)化成砂土狀者，參照砂土承載力。因地勘的限制，在承載力及地耐力報(bào)告中會(huì)存在偏差，這源于巖層標(biāo)準(zhǔn)的取值誤差和缺乏荷載試驗(yàn)作對(duì)比及土樣片面性。

4.2 中微風(fēng)化巖的評(píng)價(jià)

影響樁底承載力的因素有：地質(zhì)結(jié)構(gòu)、樁嵌入持力層深度、巖石單軸抗壓強(qiáng)度等。承載力公式是：f＝y(tǒng)frk[2]。式中f—巖石地基承載力設(shè)計(jì)值；y—折減系數(shù)；frk—巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。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)度相同時(shí)，結(jié)構(gòu)層壓強(qiáng)抵消了對(duì)持力層的破壞，樁嵌入的深度和樁底的耐力成正比關(guān)系。

人孔樁巖石構(gòu)造：若巖石存在較少裂隙，有好的完整性，樁承載力宜取高值；反之取低值。還應(yīng)辨識(shí)巖層是否存在軟弱夾層。推斷巖石軟弱夾層方式：參考地質(zhì)勘察檢測(cè)報(bào)告；敲擊孔底持力層結(jié)構(gòu)；在孔底邊巖石層面高位下方，用工具挖小洞勘探。

鉆孔樁巖石構(gòu)造：參照地勘報(bào)告與鉆孔過程(如碰到積巖時(shí)，鉆桿鉆進(jìn)正常均一，行進(jìn)鉆頭聲音均勻，由此推斷基巖層的完整性，反之，巖石裂隙形成復(fù)雜，持力層結(jié)構(gòu)發(fā)散；評(píng)價(jià)基巖承載力，依以下條件統(tǒng)一評(píng)價(jià)：周邊孔的鉆芯取樣、泥漿循環(huán)呈現(xiàn)的碎屑、鉆孔過程及鉆芯、地勘報(bào)告等。對(duì)于嵌入度較大的樁基，應(yīng)將地質(zhì)圍壓的壓強(qiáng)考慮在內(nèi)，取值不可過高；在評(píng)價(jià)鉆孔樁底地基承載力和地耐力應(yīng)將基底地質(zhì)樣本構(gòu)造、力學(xué)性能、物理性能、圍壓及擠壓力等。

4.3 樁身混凝土質(zhì)量評(píng)價(jià)

靜載與抽芯是樁身砼質(zhì)量判定的方法，因靜載、抽芯為損傷性檢驗(yàn)，宜采用動(dòng)測(cè)法輔助，審查施工過程與記錄、人員、工藝及保證措施，通過地基承載力的鑒定與評(píng)價(jià)，做出砼質(zhì)量的準(zhǔn)確判定，達(dá)到質(zhì)量監(jiān)督目的。