錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁的施工質(zhì)量控制

周鵬

【關(guān)鍵詞】錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁；工藝分析；質(zhì)量

從20 世紀(jì)80 年代開始，錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁在我國(guó)開始使用，當(dāng)時(shí)只有φ350 mm和φ400 mm兩種樁徑，單樁承載力特征值要求一般不大于600 kN。如今錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁工藝已經(jīng)比較成熟，并形成了一套系統(tǒng)的理論。2001 年12 月1 日，住建部正式頒布JGJ/T 135—2001《復(fù)合載體夯擴(kuò)設(shè)計(jì)規(guī)程》，從此，夯擴(kuò)樁技術(shù)有了明確的標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁的施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備

審閱樁基設(shè)計(jì)圖紙，掌握設(shè)計(jì)參數(shù)。檢查圖紙是否齊全，樁基設(shè)計(jì)圖紙是否存在錯(cuò)誤，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況是否相符，各施工隊(duì)之間的銜接是否合理等。另外要弄清楚相關(guān)設(shè)計(jì)要求，根據(jù)地勘報(bào)告計(jì)算出持力層不同位置的樁長(zhǎng)；了解地下水、氣象要求等資料；提前對(duì)主要原材料進(jìn)行取樣送檢，保證其質(zhì)量達(dá)標(biāo)；接通施工用水、施工用電，接通施工場(chǎng)地內(nèi)外交通道路、排水渠道等基礎(chǔ)設(shè)施。

1.2 場(chǎng)地平整

樁基工程施工前，根據(jù)項(xiàng)目的地質(zhì)勘察報(bào)告，檢查基坑范圍內(nèi)有沒有枯井、流沙、防空洞、電線、電纜等障礙物，如果有障礙物應(yīng)拆、改或進(jìn)行加固處理；通過挖高填低，將原始地面改造成滿足樁基機(jī)械行走的場(chǎng)地平面，同時(shí)保證場(chǎng)地平面滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高，保證施工隊(duì)伍可以進(jìn)場(chǎng)正常施工。

1.3 測(cè)量放線定位

工程測(cè)量人員通過對(duì)總平面圖和樁基平面布置圖的學(xué)習(xí)，了解工程總體規(guī)劃、樁基特點(diǎn)、周邊環(huán)境、樁基位置及坐標(biāo)，熟悉現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量坐標(biāo)與樁基之間的關(guān)系，水準(zhǔn)點(diǎn)的位置和高程。根據(jù)業(yè)主方給定的坐標(biāo)點(diǎn)和高程控制點(diǎn)建立軸線控制網(wǎng)，進(jìn)行樁位放樣。

1.4 移機(jī)就位

打樁機(jī)移機(jī)就位后，必須保持水平并且穩(wěn)定，要保證在沉管施工中不發(fā)生傾覆、位移，并在打樁機(jī)上設(shè)置控制深度的標(biāo)記，以便在施工時(shí)通過標(biāo)記判斷沉管深度。

1.5 試樁施工

對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的樁基工程，地質(zhì)條件復(fù)雜、樁施工質(zhì)量可靠性低和本地區(qū)采用的新樁型或新工藝的情況下必須進(jìn)行試樁。試樁的數(shù)量一般占樁總數(shù)量的3%，且不小于3 根。應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)圖紙選擇具有代表性的位置進(jìn)行試樁，另外要選擇具有代表性的樁徑、樁長(zhǎng)進(jìn)行試樁。通過試樁可以確定所選樁型的可行性，避免在所有樁機(jī)都進(jìn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的樁型并不適合在本場(chǎng)地施工或發(fā)現(xiàn)樁承載力不符合圖紙要求，這時(shí)再調(diào)整樁型會(huì)拖延總工期并且增加施工成本。另外依據(jù)試樁檢測(cè)報(bào)告可以確定單樁豎向承載力特征值及明確施工控制參數(shù)。

1.6 工程樁施工步驟

1）把樁基移到已經(jīng)放樣好的樁位上；2）將內(nèi)外雙套管中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)樁位；3）通過柴油錘或振動(dòng)錘將內(nèi)外套管同時(shí)打入地基中至設(shè)計(jì)標(biāo)高；4）慢慢拔出內(nèi)夯管；5）向外管中投入一定量的干硬性混凝土；6）把內(nèi)管慢慢放入外管內(nèi)，并且壓在混凝土面上，準(zhǔn)備錘擊；7）通過柴油錘和內(nèi)夯管夯擊外管里面的干硬性混凝土；8）繼續(xù)夯擊外管內(nèi)的混凝土直至外管底端深度略小于設(shè)計(jì)樁底深度，此過程為一次夯擴(kuò)，如需二次夯擴(kuò)則重復(fù)4）～8）的步驟。這時(shí)，不僅通過夯擊在樁端形成了擴(kuò)大頭，同時(shí)也夯實(shí)了持力層。但是，要特別注意的是當(dāng)夯擴(kuò)體十擊貫入度的投料量大于1.8 m3，或夯擊后地面隆起大于50 mm，或相鄰樁的豎向位移值大于20 mm時(shí)，應(yīng)調(diào)整樁長(zhǎng)或改變施工參數(shù)；9）拔出內(nèi)管，下鋼筋籠；10）用吊斗向外管里面加注混凝土；11）將內(nèi)管壓在外管內(nèi)混凝土面上，邊壓邊一級(jí)一級(jí)地拔起外管，要特別注意拔管的速度不宜過快；12）將內(nèi)外管同時(shí)拔出地面，則成樁過程結(jié)束。

1.7 樁基檢測(cè)

1.7.1 檢測(cè)方法

樁基檢測(cè)常用的方法有：1）單樁水平靜載試驗(yàn)可以檢測(cè)出單樁豎向抗壓、水平或抗拔承載力；2）低應(yīng)變反射法是樁基檢測(cè)應(yīng)用最多的一種檢測(cè)方法，也叫瞬態(tài)動(dòng)法、錘擊法等。這種方法使用的儀器設(shè)備小巧且便于攜帶，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)數(shù)據(jù)較直觀。它可以檢測(cè)出單樁的樁身完整性、樁身缺陷情況、樁長(zhǎng)等；3）高應(yīng)變法檢測(cè)常用幾十到幾百千牛的重錘打擊樁頂，利用波動(dòng)理論，對(duì)單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)；4）鉆芯取樣法是用鉆機(jī)在樁體上鉆取芯樣來檢測(cè)樁身缺陷，混凝土強(qiáng)度、密實(shí)性和連續(xù)性的方法；5）聲波透射法是利用預(yù)埋聲測(cè)管作為聲波發(fā)射和接收的介質(zhì)，通過對(duì)波進(jìn)行分析，來判斷單樁的完整性及存在缺陷的類別、位置、程度和范圍。對(duì)夯擴(kuò)灌注樁常用的檢測(cè)方法是單樁水平靜載試驗(yàn)和低應(yīng)變反射法。

1.7.2 檢測(cè)的目的

為了保證樁基的質(zhì)量，在工程樁施工結(jié)束后必須進(jìn)行樁基的質(zhì)量檢測(cè)。夯擴(kuò)樁檢測(cè)目的主要是驗(yàn)證樁基的豎向承載力和樁身的完整性，樁身缺陷的嚴(yán)重程度及所在位置，有效樁長(zhǎng)，樁身混凝土強(qiáng)度等。

1.7.3 檢測(cè)數(shù)量和受檢類型

在進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測(cè)時(shí)應(yīng)首先選擇以下六類情況進(jìn)行檢測(cè)：1）對(duì)施工質(zhì)量存疑的樁；2）設(shè)計(jì)單位或其他主體責(zé)任單位認(rèn)為應(yīng)該檢測(cè)或比較重要的樁；3）實(shí)際地質(zhì)條件出現(xiàn)和地勘報(bào)告不太吻合的樁；4）施工時(shí)采用了不同工藝的樁；5）在完整性檢測(cè)時(shí)被判定為二類或三類的樁；6）如果沒有上述情況就按照同類型樁均勻隨機(jī)分布的原則進(jìn)行檢測(cè)。

沉管灌注夯擴(kuò)樁在確定其完整性檢測(cè)數(shù)量時(shí)一般按照以下要求進(jìn)行：1）單位工程檢測(cè)的樁數(shù)不應(yīng)少于總數(shù)的50%，且單項(xiàng)工程不能小于10 根；2）墻下單排布樁、柱下3 樁承臺(tái)和3樁以下布樁的情況應(yīng)全部檢測(cè)；3）承載力檢測(cè)時(shí)檢測(cè)數(shù)量不能小于總數(shù)的1%，同時(shí)不小于3 根，當(dāng)總樁數(shù)小于50 根時(shí)，一般不能小于2 根。

2 錘擊沉管夯擴(kuò)灌注樁常見質(zhì)量問題及控制方法

2.1 管內(nèi)進(jìn)水或泥漿

遇到局部地下水或淤泥層時(shí)，會(huì)出現(xiàn)管內(nèi)進(jìn)水或進(jìn)泥漿現(xiàn)象，這主要是由于封底不牢。解決方法如下：采用麻繩纏繞封管，或拔出內(nèi)管，在外管中投入一定量的水泥或石灰，對(duì)周圍的水分進(jìn)行吸收后繼續(xù)沉管；也可以采用加快沉管速度的方式。如果以上兩種都不見效可以選擇將成孔回填后重新沉管施工。

2.2 地面隆起

原因分析：1）樁的間距偏??；2）樁徑大樁的長(zhǎng)度過短；3）地下土層中孔隙水的壓力不容易消散。應(yīng)對(duì)辦法：1）調(diào)整樁間距，減少樁數(shù)量；2）調(diào)整設(shè)計(jì)樁徑和樁長(zhǎng)；3）施工前先采取降水或排水措施。

2.3 鋼筋籠上浮

原因分析：1）鋼筋籠箍筋間距不規(guī)律，局部過密；2）混凝土坍落度過大；3）混凝土粗骨料粒徑過大；4）套管內(nèi)壁不夠粗糙不光滑；5）中途拔管過快或過慢。應(yīng)對(duì)辦法：1）要求鋼筋工嚴(yán)格按照?qǐng)D紙加工鋼筋籠，確保箍筋間距規(guī)律；2）嚴(yán)格控制混凝土坍落度在（180±20）mm范圍內(nèi)；3）控制混凝土粗骨料粒徑在40 mm以內(nèi)，尤其要避免個(gè)別粒徑過大的粗骨料進(jìn)入孔中，可以在入料口設(shè)置一個(gè)孔徑為50 mm的過濾篩；4）在套管的焊接部位內(nèi)壁會(huì)出現(xiàn)焊包、夾渣等情況，導(dǎo)致局部不光滑，鋼筋籠很容易掛到這個(gè)地方，一般情況下要選擇技術(shù)過硬的焊工，在焊接結(jié)束后使用角磨機(jī)對(duì)焊接部位進(jìn)行打磨；5）勻速拔管，勿過快或過慢。

2.4 鋼筋籠下沉和籠頂?shù)陀谠O(shè)計(jì)標(biāo)高

原因分析：1）對(duì)設(shè)計(jì)要求鋼筋籠不通長(zhǎng)，不需要放到底的情況，未在樁頭設(shè)置定位卡進(jìn)行有效固定；2）鋼筋籠預(yù)留長(zhǎng)度不足；3）混凝土沒有進(jìn)行超灌或超出的混凝土量不夠；4）施工用混凝土坍落度較大。應(yīng)對(duì)辦法：1）在鋼筋籠頂端及時(shí)設(shè)置定位卡，防止鋼筋籠下沉；2）認(rèn)真做好試樁工作，根據(jù)試樁施工參數(shù)，積累施工經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確掌握混凝土的超灌數(shù)量；3）掌握好混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的坍落度。

2.5 樁身縮徑

原因分析：1）外管拔管過快；2）樁間距過?。?）混凝土坍落度不符合要求；4）局部有膨脹土；5）拔管后周邊土層失去了外管的支撐，在壓力的作用下壓縮剛澆灌的新混凝土造成縮頸；6）混凝土的坍落度太小。應(yīng)對(duì)辦法：1）拔管速度過快，混凝土尚未流出樁管外，樁管周圍的土在壓力的作用下迅速回縮，這時(shí)應(yīng)控制好拔外管的速度，在套管內(nèi)加入混凝土后，要?jiǎng)蛩侔喂?，?duì)普通土層一般應(yīng)控制在1～2 m/min，對(duì)軟弱土層及軟硬土層與其他土層的交界處一般控制在0.6～0.8 m/min；2）適當(dāng)調(diào)整樁間距或采用跳打作業(yè)；3）控制好混凝土的坍落度；4）對(duì)局部有膨脹土的情況可以根據(jù)膨脹土的膨脹率適當(dāng)調(diào)大樁徑；5）灌樁時(shí)要盡量多灌并澆筑密實(shí)；6）對(duì)混凝土的坍落度太小的問題，可以通過降低拔管速度或調(diào)整混凝土坍落度為（180±20）mm來處理。

2.6 斷樁

原因分析：1）樁間距過小；2）混凝土初凝后，在樁附近放置重物或行走車輛；3）混凝土坍落度太小導(dǎo)致脫空；4）突然停電、暴雨等原因?qū)е禄炷翝仓g隔時(shí)間大于混凝土的初凝時(shí)間（一般為45 min），甚至大于終凝時(shí)間（10 h）。應(yīng)對(duì)辦法：1）采用跳打的施工順序或適當(dāng)調(diào)整樁間距，控制各樁間距不小于樁直徑的350%；另外采用退打的方式，從中間向兩端對(duì)稱進(jìn)行，對(duì)飽和土中樁和密集型樁宜采用隔排或隔樁跳打，跳打間歇時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔隙水壓力觀測(cè)結(jié)果和樁身強(qiáng)度確定，間歇時(shí)間不應(yīng)小于8 h，不要24 h 連續(xù)作業(yè)；2）加強(qiáng)管理，防止混凝土初凝前在樁基2 m范圍內(nèi)有外力作用；3）控制混凝土的質(zhì)量，嚴(yán)格按照試樁時(shí)混凝土的坍落度進(jìn)行配置，一般為180mm；4）合理組織施工，在現(xiàn)場(chǎng)配備臨時(shí)發(fā)電機(jī)等設(shè)備防止出現(xiàn)混凝土澆筑中斷的情況發(fā)生。

2.7 擴(kuò)大頭體積不足

原因分析：1）擴(kuò)大頭填料不足；2）夯擊次數(shù)不夠；3）混凝土坍落度過大；4）實(shí)際地質(zhì)情況和地質(zhì)勘察報(bào)告不符。應(yīng)對(duì)辦法：1）擴(kuò)大頭的填料量應(yīng)該嚴(yán)格按照試樁時(shí)確定的工藝參數(shù)執(zhí)行，用十擊貫入度控制投料量；2）要嚴(yán)格按照夯擊次數(shù)進(jìn)行，做好夯擊記錄；3）擴(kuò)大頭應(yīng)采用干硬性混凝土，其坍落度一般為20～40 mm為宜；4）當(dāng)出現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)情況與地質(zhì)勘察報(bào)告不符時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照十擊貫入度調(diào)整投料量。

2.8 樁身出現(xiàn)離析、夾泥或夾砂

原因分析：1）混凝土質(zhì)量不符合要求，含泥量過大或有離析和泌水現(xiàn)象；2）拔管速度不均勻或過快；3）局部土層含水量過大。應(yīng)對(duì)辦法：1）由于國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，現(xiàn)在市場(chǎng)上的粗骨料和細(xì)骨料質(zhì)量出現(xiàn)了一些波動(dòng)，我們應(yīng)選擇質(zhì)量可靠、含泥量符合要求的粗、細(xì)骨料，另外要嚴(yán)格控制混凝土的配合比以及和易性；2）拔管速度突然過快是導(dǎo)致夾泥的直接原因，要嚴(yán)格按照確定的工藝參數(shù)施工；3）樁基施工前先進(jìn)行降水或排水處理，打一些降水井或泄壓井用來減輕土層中的水壓力，沉管施工前做好樁端的密封措施，以防沉管過程中進(jìn)水、進(jìn)泥，如果沉管后發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有少量進(jìn)水，可先加入一些干水泥進(jìn)行吸水，然后再進(jìn)行下一步施工。