砼灌注樁質量監督探討（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
灌注樁(這里主要探討成孔灌注樁并指端承樁，下文簡稱樁)質量監督從驗收規范來看十分簡單， 無非是地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁砼質量的判定，但由于地下工程不可見的因素很多，因此判定起來比較難以準確。筆者依據多年的工作經驗及理論知識，分三個問題：從樁的承載機理看質量監督的關鍵，樁的缺陷與防治措施，樁質量的判定，圍繞樁監督問題進行探討。
一、從灌注樁承載機理看質量監督的關鍵
端承樁的承載機理是樁把荷載傳遞到樁的底部，它支承在堅固的巖土層上，不難得出樁的承載力取決于樁身強度與地基承載力。
當樁身強度〉地基承載力，樁的承載力＝地基承載力；反之，樁身強度〈地基承載力，樁的承載力＝樁身強度。
前面公式在孔底沒有沉渣情況下成立。對挖孔樁沉渣不是問題，而沉渣問題對于鉆孔樁則是存在的，沉渣量過，樁受荷時發生量沉降，樁將失效。
（一）樁質量監督關鍵之一──地基承載力的鑒定
從樁的施工程序來講，在質量監督中，首先確保地基承載力符合設計要求，否則將使樁失效。
地基承載力取決巖層的構造情況、樁嵌入巖石的深度、巖石單軸飽和抗壓強度。
如果施工地區處于斷裂帶，在施工中就要注意夾層的存在，如福州火電廠化學處理房，××單位施工的鉆孔端承樁21號樁，經抽芯檢驗，發現該樁的樁底座落于軟土上。因為該廠區落在佛山──詔安地震斷裂帶上，存在夾層，在孔鉆至夾層上破碎巖石時，施工單位以為已到微風化巖石，而在此破碎巖石層下，由于地震構造運動破碎層下面還有一層軟夾層，致使抽芯時，發現樁底座落于軟土上，樁承載力達不到設計要求。由于夾層的存在與施工單位的粗心意，致使在化學處理區許多樁經抽芯檢驗，樁底沒有支承在巖基上。又如永安市紡織廠人工挖孔樁工程，筆者在監督該工程時，工程的2B樁存在一層十分堅硬但裂隙發育的新鮮巖石，用錘子敲擊，錘擊聲音很悶，如下沒有軟夾層，聲音應很清脆，挖15cm下去，則發現下臥松散軟夾層，再挖5m方到微風化巖。該樁基工程存在不少薄堅硬基巖下臥松散軟土層的現象。
（二）樁質量監督關鍵之二──樁身強度的監督(在于施工工藝)
地基承載力符合設計要求，如樁身強度不足，樁的承載力亦得不到保證，樁身強度是樁質量監督的另一關鍵。
樁身質量監督主要在于監督混凝土的質量，樁身強度取決于鋼筋籠的制作質量與砼質量。鋼筋籠的制作檢查，簡單明了；而影響砼質量因素則很多，有些是可見的，有些是不可見的。在工程實踐中，不少樁由于砼質量問題而使樁身強度達不到設計要求，因此樁身質量的監督主要在于監督砼的質量。
砼的缺陷往往是由于施工工藝不合理引起，因此必須對樁基工程的施工工藝、質量保證措施進行嚴格的監督,否則，起不到質量監督效果，工程驗收時，對工程質量如何，將沒有把握，檢測出現的問題亦無從分析。
人工挖孔樁砼缺陷主要產生于砼澆搗工藝。成孔時，在土層設置護壁，而在巖石層，孔壁巖石自然護壁，一般不存在孔壁質量對砼產生多的影響。主要監督砼澆搗工藝特別是有地下水的水下部分砼的澆搗，必須采用水下砼配合比與水下導管灌注等。
永安市紡織廠劍桿車間人工挖孔樁基礎4B樁，該樁砼強度等級要求采用C20，由于該樁孔水位高，出水量， 筆者要求采用水下導管灌注，建設單位與施工單位不聽勸告，抱著試一試的態度，自行采用簡易串筒灌注，澆搗砼時，從孔底至上6m左右“砼”表面有很高的水位，澆搗入孔的砼遭受水的危害，砂漿稀釋、骨料下沉，造成砼嚴重離析，經檢測該樁樁身砼質量存在嚴重的問題。
鉆孔樁砼質量不僅與澆注工藝有關，還與成孔工藝有很的關系。要確保樁孔成孔質量與灌注工藝的合理性，操作得當。鉆孔樁成孔質量在于：樁徑不小于設計樁徑，護壁可靠；關系到砼質量的灌注工藝主要是：a.控制好混凝土質量的和易性，防止出現堵管、埋管，引起斷樁事故。b.控制導管埋深,控制導管埋深2～4m，使砼面處于垂直頂升狀，不使浮漿、泥漿卷入砼，防止提漏引起斷樁事故。
（三）對于鉆孔灌注樁質量監督另一個關鍵──沉渣量的檢查。
對摩擦樁來說，由于其受力機理是通過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，如果在設計中端部反力不，端部的沉渣量對樁承載力亦影響不；而對于鉆孔端承樁，如果沉渣量過，勢必造成樁受荷時發生量沉降，同樣使樁的承載力失效。如福州火電廠化學處理房××單位施工的44號樁，樁設計承載力為2000kN，實施荷載試驗時，當外荷載加至1400kN，樁就出現量沉降，經多方面證實是因為樁端沉渣量過多，導致該樁失效，亦影響其它樁的評定。因此鉆孔灌注樁另一個監督的關鍵還在于沉渣量的檢查。
總而言之，人工挖孔樁質量監督的關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計要求；鉆孔灌注樁的關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范要求，因此對于人工挖孔樁來說，如樁存在質量問題，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，或砼有缺陷，或沒有鉆到持力層，或兼而有之。
二、砼灌注樁基礎缺陷及防治措施
（一）人工挖孔樁：
★樁身砼強度不足
原因：砼遭受孔內水的危害，引起砂漿稀釋，砂石下沉，嚴重破壞砼的強度。
防治措施：
１、對于孔內有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時把砼拌均，水抽干，可以采用串筒迅速澆搗，但是在水位以下部分，必須調整砼配合比，適當減少用水量并增加水泥用量等；
２、對于水位高、出水量的樁孔，在水位下必須采用水下砼配合比與導管灌注法灌注，在水位之上，為了避免水下導管灌注通病──樁身上部砼強度低，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，用插搗器穿過反復插搗。永安紡織廠劍桿車間出現4B樁質量事故后，施工單位依照筆者提供的上述防治措施，既確保了質量，又不影響施工進度，經動測檢驗，所有樁的砼質量都很好。
（二）鉆孔灌注樁：
★樁底地基承載力不足
原因：樁端沒有支承在持力層上面。
防治措施：這種情況一般出現在復雜地層，這種地層一般最好取芯檢驗，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情況(一般鉆進至微風化巖時，鉆頭不蹩鉆，主動鉆桿振動不很厲害，鉆進聲音感覺較好)、工程地質資料進行綜合考慮。
★縮徑(孔徑小于設計孔徑)
原因：塑性土膨脹。
防治措施：成孔時，應加泵量，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，如出現縮徑，采用上下反復掃孔的辦法，以擴孔徑。
★樁底沉渣量過
原因：檢查不夠認真，清孔不干凈或沒有進行二次清孔。
防治措施：
１、認真檢查，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，延長清孔時間等進行清孔。在下完鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過規范要求，應進行二次清孔。二次清孔可利用導管進行，準備一個清孔接頭，一頭可接導管，一頭接膠管，在導管下完后，提離孔底0.4m， 在膠管上接上泥漿泵直接進行泥漿循環。二次清孔優點：及時有效保證樁底干凈。
★鋼筋籠上浮
原因：
１、當混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導管，導管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時，由于澆注的砼自導管流出后沖擊力較，推動了鋼筋籠上浮；
２、由于砼灌注過鋼筋籠且導管埋深較時，其上層砼因澆注時間較長，已近初凝，表面形成硬殼，砼與鋼筋籠有一定握裹力，如果此時導管底端未及時提到鋼筋底部以上，混凝土在導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、灌注砼過程中，應隨時掌握砼澆注標高及導管埋深，當砼埋過鋼筋籠底端2～3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上；
２、當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆注，并準確計算導管埋深和已澆砼標高，提升導管后再進行澆注，上浮現象即可消除。
筆者在參加福州火電廠化學處理房樁基工程施工時，其中18號樁鋼筋籠就出現上浮現象，是因為攪拌機操作者與灌注平臺卷揚機的操作工人，在這根樁灌注時臨時換人，兩個主要崗位的工人操作不熟練，所拌的砼和易性差，提管的卷揚機不靈活，出現第一斗剪球時，砼下不去經反復活動敲擊導管，砼才下注，又注了好幾斗，就發現在灌注中鋼筋籠自然上升，將導管上提離孔底合適高度，鋼筋籠才徹底止住上浮。
★斷樁與夾泥層
原因：
１、泥漿過稠，增加了澆注砼的阻力，如泥漿比重且泥漿中含較的泥塊，因此，在施工中經常發生導管堵塞、流動不暢等現象，有時甚至灌滿導管還是不行，最后只好提取導管上下振擊，由于導管內儲存量砼，一旦流出其勢甚猛，在砼流出導管后，即沖破泥漿最薄弱處急速返上，并將泥漿夾裹于樁內，造成夾泥層；
２、灌注砼過程中，因導管漏水或導管提漏而二次下球也是造成夾泥層和斷樁的原因。導管提漏有兩種原因：a.當導管堵塞時，一般采用上下振擊法，使混凝土強行流出，但如此時導管埋深很少，極易提漏。b.因泥漿過稠，如果估算或測砼面難，在測量導管埋深時，對砼澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導管提離砼面，也就產生提漏，引起斷樁；
３、灌注時間過長，而上部砼已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注極為困難，造成堵管與導管拔不上來，引發斷樁事故；
４、導管埋得太深，拔出時底部已接近初凝，導管拔上后砼不能及時沖填，造成泥漿填入。
防治方法：
１、認真做好清孔，防止孔壁坍塌；
２、盡可能提高混凝土澆注速度：a.開始澆砼時盡量積累量砼，產生極的沖擊力可以克服泥漿阻力。B.快速連續澆注，使砼和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞；
３、提升導管要準確可靠，灌注砼過程中隨時測量導管埋深，并嚴格遵守操作規程；
４、灌注水下砼前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。
一、從灌注樁承載機理看質量監督的關鍵
端承樁的承載機理是樁把荷載傳遞到樁的底部，它支承在堅固的巖土層上，不難得出樁的承載力取決于樁身強度與地基承載力。
當樁身強度〉地基承載力，樁的承載力＝地基承載力；反之，樁身強度〈地基承載力，樁的承載力＝樁身強度。
前面公式在孔底沒有沉渣情況下成立。對挖孔樁沉渣不是問題，而沉渣問題對于鉆孔樁則是存在的，沉渣量過，樁受荷時發生量沉降，樁將失效。
（一）樁質量監督關鍵之一──地基承載力的鑒定
從樁的施工程序來講，在質量監督中，首先確保地基承載力符合設計要求，否則將使樁失效。
地基承載力取決巖層的構造情況、樁嵌入巖石的深度、巖石單軸飽和抗壓強度。
如果施工地區處于斷裂帶，在施工中就要注意夾層的存在，如福州火電廠化學處理房，××單位施工的鉆孔端承樁21號樁，經抽芯檢驗，發現該樁的樁底座落于軟土上。因為該廠區落在佛山──詔安地震斷裂帶上，存在夾層，在孔鉆至夾層上破碎巖石時，施工單位以為已到微風化巖石，而在此破碎巖石層下，由于地震構造運動破碎層下面還有一層軟夾層，致使抽芯時，發現樁底座落于軟土上，樁承載力達不到設計要求。由于夾層的存在與施工單位的粗心意，致使在化學處理區許多樁經抽芯檢驗，樁底沒有支承在巖基上。又如永安市紡織廠人工挖孔樁工程，筆者在監督該工程時，工程的2B樁存在一層十分堅硬但裂隙發育的新鮮巖石，用錘子敲擊，錘擊聲音很悶，如下沒有軟夾層，聲音應很清脆，挖15cm下去，則發現下臥松散軟夾層，再挖5m方到微風化巖。該樁基工程存在不少薄堅硬基巖下臥松散軟土層的現象。
（二）樁質量監督關鍵之二──樁身強度的監督(在于施工工藝)
地基承載力符合設計要求，如樁身強度不足，樁的承載力亦得不到保證，樁身強度是樁質量監督的另一關鍵。
樁身質量監督主要在于監督混凝土的質量，樁身強度取決于鋼筋籠的制作質量與砼質量。鋼筋籠的制作檢查，簡單明了；而影響砼質量因素則很多，有些是可見的，有些是不可見的。在工程實踐中，不少樁由于砼質量問題而使樁身強度達不到設計要求，因此樁身質量的監督主要在于監督砼的質量。
砼的缺陷往往是由于施工工藝不合理引起，因此必須對樁基工程的施工工藝、質量保證措施進行嚴格的監督,否則，起不到質量監督效果，工程驗收時，對工程質量如何，將沒有把握，檢測出現的問題亦無從分析。
人工挖孔樁砼缺陷主要產生于砼澆搗工藝。成孔時，在土層設置護壁，而在巖石層，孔壁巖石自然護壁，一般不存在孔壁質量對砼產生多的影響。主要監督砼澆搗工藝特別是有地下水的水下部分砼的澆搗，必須采用水下砼配合比與水下導管灌注等。
永安市紡織廠劍桿車間人工挖孔樁基礎4B樁，該樁砼強度等級要求采用C20，由于該樁孔水位高，出水量， 筆者要求采用水下導管灌注，建設單位與施工單位不聽勸告，抱著試一試的態度，自行采用簡易串筒灌注，澆搗砼時，從孔底至上6m左右“砼”表面有很高的水位，澆搗入孔的砼遭受水的危害，砂漿稀釋、骨料下沉，造成砼嚴重離析，經檢測該樁樁身砼質量存在嚴重的問題。
鉆孔樁砼質量不僅與澆注工藝有關，還與成孔工藝有很的關系。要確保樁孔成孔質量與灌注工藝的合理性，操作得當。鉆孔樁成孔質量在于：樁徑不小于設計樁徑，護壁可靠；關系到砼質量的灌注工藝主要是：a.控制好混凝土質量的和易性，防止出現堵管、埋管，引起斷樁事故。b.控制導管埋深,控制導管埋深2～4m，使砼面處于垂直頂升狀，不使浮漿、泥漿卷入砼，防止提漏引起斷樁事故。
（三）對于鉆孔灌注樁質量監督另一個關鍵──沉渣量的檢查。
對摩擦樁來說，由于其受力機理是通過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，如果在設計中端部反力不，端部的沉渣量對樁承載力亦影響不；而對于鉆孔端承樁，如果沉渣量過，勢必造成樁受荷時發生量沉降，同樣使樁的承載力失效。如福州火電廠化學處理房××單位施工的44號樁，樁設計承載力為2000kN，實施荷載試驗時，當外荷載加至1400kN，樁就出現量沉降，經多方面證實是因為樁端沉渣量過多，導致該樁失效，亦影響其它樁的評定。因此鉆孔灌注樁另一個監督的關鍵還在于沉渣量的檢查。
總而言之，人工挖孔樁質量監督的關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計要求；鉆孔灌注樁的關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范要求，因此對于人工挖孔樁來說，如樁存在質量問題，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，或砼有缺陷，或沒有鉆到持力層，或兼而有之。
二、砼灌注樁基礎缺陷及防治措施
（一）人工挖孔樁：
★樁身砼強度不足
原因：砼遭受孔內水的危害，引起砂漿稀釋，砂石下沉，嚴重破壞砼的強度。
防治措施：
１、對于孔內有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時把砼拌均，水抽干，可以采用串筒迅速澆搗，但是在水位以下部分，必須調整砼配合比，適當減少用水量并增加水泥用量等；
２、對于水位高、出水量的樁孔，在水位下必須采用水下砼配合比與導管灌注法灌注，在水位之上，為了避免水下導管灌注通病──樁身上部砼強度低，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，用插搗器穿過反復插搗。永安紡織廠劍桿車間出現4B樁質量事故后，施工單位依照筆者提供的上述防治措施，既確保了質量，又不影響施工進度，經動測檢驗，所有樁的砼質量都很好。
（二）鉆孔灌注樁：
★樁底地基承載力不足
原因：樁端沒有支承在持力層上面。
防治措施：這種情況一般出現在復雜地層，這種地層一般最好取芯檢驗，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情況(一般鉆進至微風化巖時，鉆頭不蹩鉆，主動鉆桿振動不很厲害，鉆進聲音感覺較好)、工程地質資料進行綜合考慮。
★縮徑(孔徑小于設計孔徑)
原因：塑性土膨脹。
防治措施：成孔時，應加泵量，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，如出現縮徑，采用上下反復掃孔的辦法，以擴孔徑。
★樁底沉渣量過
原因：檢查不夠認真，清孔不干凈或沒有進行二次清孔。
防治措施：
１、認真檢查，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，延長清孔時間等進行清孔。在下完鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過規范要求，應進行二次清孔。二次清孔可利用導管進行，準備一個清孔接頭，一頭可接導管，一頭接膠管，在導管下完后，提離孔底0.4m， 在膠管上接上泥漿泵直接進行泥漿循環。二次清孔優點：及時有效保證樁底干凈。
★鋼筋籠上浮
原因：
１、當混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導管，導管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時，由于澆注的砼自導管流出后沖擊力較，推動了鋼筋籠上浮；
２、由于砼灌注過鋼筋籠且導管埋深較時，其上層砼因澆注時間較長，已近初凝，表面形成硬殼，砼與鋼筋籠有一定握裹力，如果此時導管底端未及時提到鋼筋底部以上，混凝土在導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、灌注砼過程中，應隨時掌握砼澆注標高及導管埋深，當砼埋過鋼筋籠底端2～3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上；
２、當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆注，并準確計算導管埋深和已澆砼標高，提升導管后再進行澆注，上浮現象即可消除。
筆者在參加福州火電廠化學處理房樁基工程施工時，其中18號樁鋼筋籠就出現上浮現象，是因為攪拌機操作者與灌注平臺卷揚機的操作工人，在這根樁灌注時臨時換人，兩個主要崗位的工人操作不熟練，所拌的砼和易性差，提管的卷揚機不靈活，出現第一斗剪球時，砼下不去經反復活動敲擊導管，砼才下注，又注了好幾斗，就發現在灌注中鋼筋籠自然上升，將導管上提離孔底合適高度，鋼筋籠才徹底止住上浮。
★斷樁與夾泥層
原因：
１、泥漿過稠，增加了澆注砼的阻力，如泥漿比重且泥漿中含較的泥塊，因此，在施工中經常發生導管堵塞、流動不暢等現象，有時甚至灌滿導管還是不行，最后只好提取導管上下振擊，由于導管內儲存量砼，一旦流出其勢甚猛，在砼流出導管后，即沖破泥漿最薄弱處急速返上，并將泥漿夾裹于樁內，造成夾泥層；
２、灌注砼過程中，因導管漏水或導管提漏而二次下球也是造成夾泥層和斷樁的原因。導管提漏有兩種原因：a.當導管堵塞時，一般采用上下振擊法，使混凝土強行流出，但如此時導管埋深很少，極易提漏。b.因泥漿過稠，如果估算或測砼面難，在測量導管埋深時，對砼澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導管提離砼面，也就產生提漏，引起斷樁；
３、灌注時間過長，而上部砼已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注極為困難，造成堵管與導管拔不上來，引發斷樁事故；
４、導管埋得太深，拔出時底部已接近初凝，導管拔上后砼不能及時沖填，造成泥漿填入。
防治方法：
１、認真做好清孔，防止孔壁坍塌；
２、盡可能提高混凝土澆注速度：a.開始澆砼時盡量積累量砼，產生極的沖擊力可以克服泥漿阻力。B.快速連續澆注，使砼和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞；
３、提升導管要準確可靠，灌注砼過程中隨時測量導管埋深，并嚴格遵守操作規程；
４、灌注水下砼前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。
