試析混凝土灌注樁的質量監督

楊 軍，嚴建安，徐 萍

（長江委陸水樞紐管理局，湖北 赤壁 437302）

混凝土灌注端承樁施工是一種較為普及的基礎施工技術，從國家驗收規范來看，混凝土灌注端承樁的質量監督的形式也十分簡單，無非是地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁混凝土質量的判定，所以往往對其質量的監督得不到足夠的重視。混凝土灌注端承樁的施工完全是在地下進行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進行開挖驗收，同時由于地下工程不可見的因素很多，各種引起施工質量的情況時有發生，無法隨時對質量加以控制，容易發生縮頸、斷裂等諸多現象。作為隱蔽工程的施工，混凝土灌注端承樁如果在施工中對出現質量問題不能準確、及時的判斷并采取恰當的辦法加以處理，那么所產生的質量問題將直接影響整個工程的質量和進度，甚至給投資者造成巨大經濟損失和不良社會影響。依據目前的工程情況來看，發現關于樁的質量控制和監督問題可分為三個方面：樁質量監督的重點，樁的缺陷與防治，樁質量的判定。

1 樁質量監督的重點

端承樁的承載機理是通過樁身將荷載傳遞到樁的底部，樁底嵌入在堅固的巖層上，因此可以判定出樁的承載力主要取決于樁身強度與地基承載力。當樁身強度＞地基承載力時，樁的承載力＝地基承載力；反之，樁身強度＜地基承載力時，樁的承載力＝樁身強度。上述公式在樁孔底部沒有沉渣情況下成立。對于人工挖孔樁來說沉渣不是問題，而對于鉆孔樁來說沉渣問題則是必然存在的，沉渣量如果過大，那么樁在受荷時必然會產生過度沉降，如此樁將失去承載效果。

1.1 地基承載力的鑒定

從樁的施工程序來講，在質量監督中，首先應確保地基承載力滿足設計要求，否則樁會失去效果。地基承載力則取決于巖層的構造情況、樁身嵌入巖石的深度、巖石單軸飽和抗壓強度。如果施工地區處于斷裂帶，在施工中還要注意是否有夾層。例如，某單位辦公大樓，基礎設計為鉆孔端承樁，在對其部分樁抽芯檢驗時發現該樁的樁底盡然座落在軟土上。原來該大樓位于某條地震斷裂帶上，存在夾層，在鉆孔至夾層上破碎巖石時，施工單位以為已到風化巖石就停止鉆孔了，而實際情況卻是在破碎層下面還有一層軟夾層，所以在抽芯檢驗時才能發現樁底座落于軟土上，故此，該部分樁承載力達不到設計要求。

1.2 樁身強度的監督

如果地基承載力符合設計要求，但樁身強度不足的話，樁的承載力亦得不到保證。樁身強度的好壞主要取決于鋼筋籠制作質量與混凝土質量。鋼筋籠的制作和檢查，簡單明了；而影響混凝土質量因素則很多，有些是可見的，有些是不可見的。在工程實踐中，不少樁由于混凝土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混凝土的質量。

混凝土的質量問題往往是由于施工工藝不合理引起的，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，可能起不到質量監督效果。

人工挖孔樁混凝土質量好壞主要取決于混凝土澆搗工藝。樁在成孔時，就在土層設置了護壁，到達巖石層后，巖石就成為自然護壁，故此一般不存在孔壁質量對混凝土產生多大的影響。但是在有地下水的水下部分進行混凝土的澆搗時，必須采用水下混凝土配合比與水下導管灌注等方式以保證質量。例如某車間廠房人工挖孔樁基礎，由于部分樁孔水位高，出水量大，施工單位自行采用簡易串筒灌注，澆搗混凝土時，從孔底至上5m左右“混凝土”表面有很高的水位，澆搗入孔的混凝土遭受水的浸泡沖刷，砂漿稀釋、骨料下沉，造成混凝土嚴重離析，后經檢測發現該部分樁樁身混凝土質量存在離析、“斷頸”等嚴重的問題。

鉆孔樁混凝土質量不僅與澆注工藝有關，還與成孔工藝有很大的關系。要確保樁孔成孔質量與灌注工藝的合理性。鉆孔樁成孔質量在于樁徑應不小于設計樁徑，護壁應可靠。灌注工藝的合理主要在于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；控制導管埋深，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 沉渣量的檢查

對于鉆孔樁，如果沉渣量過大，勢必造成樁受荷時發生大量沉降，同樣使樁的承載力失效。例如某機械加工車間廠房，某根樁設計承載力為1 500kN，實施荷載試驗時，當荷載加至1 000kN時，樁就開始出現沉降，之后沉降逐漸加大，后經多方查實才知道是因為樁端沉渣量過多，導致該樁失效，亦影響到其它樁的評定。

總之，就質量監督上來說，人工挖孔樁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大，或混凝土有缺陷，或沒有鉆到持力層，或兼而有之。

2 樁的缺陷與防治

2.1 人工挖孔樁

缺陷：樁身混凝土強度不足。

原因：混凝土遭受樁孔內滲積水的危害，引起砂漿稀釋，砂石下沉，嚴重破壞混凝土的強度。

防治措施：①對于孔內有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時應把混凝土攪拌均勻，水盡量抽干，清底干凈，可采用串筒迅速澆搗，但是在水位以下部分，必須調整混凝土配合比，適當減少用水量并增加水泥用量等；②對于水位高、出水量大的樁孔，在水位下必須采用水下混凝土配合比與導管灌注法灌注，在水位之上，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。

2.2 鉆孔灌注樁

缺陷一：樁底地基承載力不足。

原因：樁底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。

缺陷二：縮徑（孔徑小于設計孔徑）。

原因：塑性土膨脹。

防治措施：成孔時，應加大泵量，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，以擴大孔徑。

缺陷三：樁底沉渣量過大。

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。在下好鋼筋籠后，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。

缺陷四：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，由于澆注的混凝土自導管流出后沖擊力較大，推動了鋼筋籠上浮；②由于混凝土灌注過鋼筋籠且導管埋深較大時，其上層混凝土因澆注時間較長，已近初凝，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灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆注標高及導管埋深，當混凝土埋過鋼筋籠底端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混凝土標高，提升導管后再進行澆注，上浮現象即可消除。

缺陷五：斷樁與夾泥層。

原因：①泥漿過稠，增加了澆注混凝土的阻力，如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊，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，由于導管內儲存大量混凝土，一旦流出其勢甚猛，在混凝土流出導管后，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灌注混凝土過程中，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：①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。②因泥漿過稠，如果估算或測混凝土面難，在測量導管埋深時，對混凝土澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導管提離混凝土面，也就產生提漏，引起斷樁；③灌注時間過長，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注極為困難，導致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，導管拔上后混凝土不能及時沖填，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；③提升導管要準確可靠，灌注混凝土過程中隨時測量導管埋深，并嚴格遵守操作規程；④灌注水下混凝土前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。

3 樁的質量判定

3.1 人孔挖孔樁強風化巖承載力的判定

如果端承樁荷載要求較小（小于1 000kPa），而且地層是由強風化逐漸變到中、微風化，這時在樁底就可能遇到殘積強風化物夾硬碎石層，這種情況樁底的承載力就視風化物的結構緊密、軟硬情況、硬碎塊的大小及含量而來判斷地基承載力，即參照碎石土的承載力；但是對于風化成砂土狀者，則參照砂土的承載力。由于工程勘察的局限性，這一層的承載力在報告中往往誤差很大，這是由于該類巖層標準取值的誤差太大，再加上缺乏必要的荷載試驗作對比，又因在工程勘察時，取土樣本不全面。作為質監部門，有條件的話要盡量做荷載試驗作對比，對于人工挖孔樁，要下孔全面了解樁底巖石情況，參照有關經驗知識來鑒定。

3.2 人孔挖孔樁中微風化巖承載力判定

影響樁底承載力的因素有：結構情況、樁底嵌入巖石深度、巖石單軸抗壓強度。一般承載力的判定方法是依據巖樣的單軸抗壓強度乘以回歸系數，換算成巖石單軸飽和抗壓強度標準值。

式中，f為巖石地基承載力的設計值（kPa）；y為折減系數；frk為巖石飽和單軸抗壓強度標準值（kPa）。

上述的式子是規范中判定地基承載力的公式，該公式只反映所取巖樣水化能力與單軸飽和抗壓強度，在單軸抗壓強度相同的情況下，由于巖石圍巖壓力阻礙了樁底巖石的破壞，因此樁嵌入巖石的長度越長，樁底地基承載力越高；在巖石段，對于人工挖孔樁，樁周摩擦阻力非常大，使得巖石對樁的承載力大增強；當然構造上的問題影響更大。

在樁基基底驗收時，樁承載力的判定：

對于人工挖孔樁應檢查巖石的構造情況。如果巖石裂隙發育較少，巖石完整性好，樁承載力可以取高值；反之取低值。同時還應檢查巖層下面有沒有夾層，發現巖石夾層方法：①參考地質勘察報告；②用錘擊孔底巖石，如聲脆亮，則沒夾層或夾層下臥很深；③在孔底邊巖石層面高位下方，用工具挖小洞探明，如層面高位處下方有軟層，根據巖石走向，說明有下臥軟夾層。如發現巖石下臥軟夾層，施工時應挖除軟夾層。

對于鉆孔灌注樁，巖石構造只能參照工程地質勘察報告，與鉆進情況（如鉆進基巖時，鉆桿不會異常振動，孔底鉆頭研磨巖石聲音均勻，說明巖石層比較完整，反之，巖石裂隙比較發育）。要判斷巖石承載力，必須作適量抽芯檢驗，對于沒有取芯的樁孔，依下列幾個方面進行綜合考慮：①鄰近孔的取芯情況；②泥漿循環返上來的巖屑；③鉆進情況；④工程地質勘察報告。

對于嵌入巖石比較深的樁，與人工挖孔樁一樣，同樣可以考慮巖石的圍壓作用，但是對于樁周摩擦阻力，則不可過高計算在內。因為機械成孔大部分靠泥漿護壁，泥漿循環在孔壁巖石上形成一層堅硬潤滑泥皮，由于在樁體與孔壁之間存在這層潤滑泥皮，使得樁在該段巖石的摩擦阻力大大降低，甚至沒有存在，因此在判定鉆孔樁底地基承載力時應著重考慮取上巖樣本身構造情況、力學性能、物理性能、圍壓作用，不宜考慮樁周摩擦力；雖然機械濕孔作業的摩擦樁主要靠摩擦力承載，但由于其樁長比較大，整體樁不規則外形，使其具有較大的樁周摩擦力。

3.3 樁混凝土質量判定

比較準確判斷樁混凝土質量的方法是靜載和抽芯，但是由于靜載、抽芯均為損傷性檢驗，且費用高、時間長，所以常常采用動測法判定樁身混凝土的質量，而動測法具有一定的局限性，動測結果不能作為樁基工程竣工的驗收依據，只能用于普查質量且僅供驗收參考。

判斷混凝土質量還要依靠施工單位素質，掌握施工過程實際情況與施工記錄。主要為：①審查主要施工人員、施工單位所施工過的工程質量情況；②審查施工工藝是否適合于施工的實際情況，采取了什么質量保證措施；③對施工記錄進行審查，要求施工單位認真做好成孔記錄與灌注記錄，認真分析記錄中出現的機械故障及孔內異常情況、事故等，并進行推斷。

總之，樁混凝土質量的判定，不僅要掌握現場施工實際情況與工藝情況、準確的現場施工記錄，還要了解施工單位的綜合素質，方可比較準確判定混凝土質量。

綜上所述，混凝土灌注樁質量監督的關鍵環節在于地基承載力的鑒定，審核混凝土施工工藝是否合理，正確了解樁的缺陷和防治措施。只有這樣才能對混凝土樁的質量進行控制，達到質量監督的目的。