灌注樁樁頂滲水原因分析及控制措施

摘要：南方地區在很多地下水豐富的區域進行灌注樁施工時，開挖破除樁頭后經常會出現樁頂泌水現象。文章結合工程實際情況，對灌注樁樁頂滲水原因進行了分析并提出了控制措施，在后續施工中取得了一定的效果。

關鍵詞：灌注樁；樁頂滲水；混凝土；水灰比；控制措施

中圖分類號：TU47 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0073-02

在南方地區，許多重要建筑物都是選用灌注樁作為地基處理的第一方式，但是由于灌注樁是現澆水下混凝土，限于施工工藝的影響，樁身混凝土強度及成樁樁身質量受地質條件、混凝土生產過程及灌注過程影響較大，灌注完成后部分樁的樁身混凝土不夠密實，當開挖到樁頂標高較低及地下水豐富的區域，經常會出現樁頂滲水的現象。

1 工程概況

越南海防二期2×300MW燃煤水冷機組工程煙囪樁基采用沖孔灌注樁，該區域地面標高約為絕對標高3.3m左右，設計樁頂標高為絕對標高-0.1m，樁頂位置位于回填的吹砂層位置，地下水位約在地面以下2m左右，受下雨及電廠外圍河流水位變化，地下水位也相應的變化，煙囪設計樁總數129根，在開挖后經檢查后發現有29根樁出現樁頂滲水現象。

2 樁頂滲水原因分析

經過對越南海防二期當時施工過程及施工工藝的情況調查，結合多年樁基施工經驗，分析灌注樁樁頂滲水是由于以下多方面原因引起的：

2.1 混凝土攪拌時間不足

海防二期煙囪樁基施工時大部分混凝土采用的是現場攪拌站提供的混凝土，由于當時現場只有一臺1m3的強制式攪拌機，攪拌站在混凝土生產過程中為了追求混凝土生產速度，每盤混凝土攪拌時間設定為29秒。由于攪拌時間不足，生產出來的混凝土和易性差、粘聚力低、保水性差，同樣配合比的混凝土攪拌時間29秒與攪拌時間90秒的混凝土外觀質量相差很大，在各方面性能上都差異明顯，主要表現在兩方面：一是攪拌時間長的混凝土和易性好、流動性好，攪拌時間不夠的混凝土和易性及流動性明顯降低，混凝土倒在地上大部分石子在上面；二是兩種不同的混凝土倒在地上后攪拌時間不夠的混凝土有不少水泡析出，時間一長表面出現少量水，攪拌時間長的沒有變化，用腳踩在兩種不同的混凝土上面，攪拌時間長的混凝土呈現的是水泥漿粘腳，表面是一層水泥漿，攪拌時間不夠的混凝土用腳踩幾踩，腳下出現的是水，沒有粘腳的感覺，顯示攪拌時間不夠的混凝土保水性差，放置時間一長容易產生泌水。經過對煙囪區域現場攪拌站提供的混凝土與從海防購買的商品混凝土對比，現場攪拌站提供的混凝土的樁滲水比率要高得多。

2.2 攪拌時間不夠

攪拌時間不夠的混凝土由于保水性差，在灌注過程中導管提動使得在導管周邊的混凝土進一步產生析水作用，由于水下灌注的混凝土水灰比較大，實際上0.42的水灰比就足夠混凝土中的水泥與水發生完全反應，所以存在較多的自由水，而由于攪拌時間不夠，多余的自由水在導管的反插過程中快速析出在導管周邊形成一條水通道，在混凝土自重壓力下自由水順導管周邊往上冒，導致導管周邊的混凝土進一步離析，降低混凝土強度，實際上鉆芯混凝土強度低與攪拌時間不夠有較大關系，不過這個泌水不是開挖后發現的樁頂滲水，而是與灌注時混凝土就出現的泌水有很強的關聯性。施工人員在樁灌注完成后起拔導管時曾多次發現有水從導管或護筒旁邊冒出，證明灌注過程中混凝土已經有部分析水，同時出現的一個現象就是因混凝土離析后混凝土和易性進一步降低，流動性太差，導致灌注過程中導管埋管困難，導管跟著混凝土上升，從而導致樁身部分夾泥。

2.3 樁身混凝土震搗不密實

由于混凝土攪拌時間不夠，樁基施工隊在灌注時又采用的是吊車灌注，在反插導管出現泌水的情況下，樁基施工人員更加不愿意加強導管的反插力度，樁身混凝土在震搗不足的情況下樁身密實度不夠，加上混凝土水灰比較大，一部分多余的自由水在樁體內析出產生氣泡，因此樁身混凝土的總的孔隙率較大，開挖后，一部分樁身混凝土有離析現象或者雖然沒有離析但樁的混凝土總的孔隙率較大，形成毛細通道的樁在水壓力下會在樁身內形成滲水通道，樁頭破除后在樁頂形成滲水現象。開挖時間一長后滲水會慢慢變小。

2.4 混凝土水灰比較大

水下灌注混凝土水灰比一般來說都比較大，混凝土的水灰比越大，水泥凝結硬化的時間越長，自由水越多，水與水泥分離的時間越長，混凝土越容易泌水；而煙囪灌注樁使用的C30混凝土的水灰比為0.5∶1，水灰比較大。混凝土泌水會導致自由水在混凝土粗骨料、鋼筋周圍形成水囊，隨著水分的逐漸揮發形成空隙，從而影響混凝土的致密性、骨料的界面強度以及混凝土與鋼筋間的握裹力。同時混凝土泌水及水泥與水的水化反應中會造成一定的塑性收縮，而塑性收縮是一個不可逆的變形。泌水引起混凝土的沉降導致混凝土產生塑性裂紋。塑性裂紋的產生會降低混凝土的強度。由于泌水混凝土產生整體沉降，澆筑深度大時靠近頂部的拌和物運動距離更長，沉降受到阻礙，如遇到鋼筋等障礙時，則產生塑性沉降裂紋，從表面向下直至鋼筋的上方，從而加大了樁頂滲水的可能性。因此在灌注樁樁頂鋼筋籠主筋位置周邊經常容易出現滲水的

現象。

2.5 地下水位高，地下水豐富

在北方地區的灌注樁施工中基本上看不到有樁頂滲水的現象，這是因為當地的地下水位非常深而且很少有砂層淤泥層都含水量豐富的地層，但是對于南方地區來說，在設計樁頂較低的區域，豐富的地下水必然會導致部分樁身孔隙率較大的樁的樁頂出現滲水現象，從前期海防電廠一期施工來看，樁頂埋深大的樁開挖后樁頂易產生滲水，樁頂埋深少的樁不易出現樁頂滲水。像循環水泵房周邊進行過水泥攪拌樁處理的區域的灌注樁雖然樁頂標高非常低，但是也不會出現滲水現象，所以說，樁頂滲水與地質條件還是密切相關的。

3 灌注樁樁頂滲水的樁存在的質量問題

（1）樁頂滲水嚴重的樁的樁身混凝土強度普遍偏低，其中業主咨詢方在煙囪區域選取6根樁頂滲水最嚴重的樁進行鉆芯檢測發現混凝土強度普遍偏低。

（2）樁頂滲水嚴重的樁必然會導致地下水對鋼筋及樁身混凝土形成一定的腐蝕，影響混凝土的的耐久性。

4 減少樁頂滲水的控制措施

（1）延長混凝土攪拌時間，從攪拌30s延長到90s，確保混凝土攪拌出來的混凝土的強度、和易性及保水性，從而減少混凝土在灌注過程中的泌水性。

（2）提高混凝土強度等級從C30到C35，增加水泥用量，降低混凝土水灰比，使水灰比從原來的0.5∶1降低到0.43∶1。從而減少樁身混凝土中自由水的數量。

（3）控制砂的粒徑、級配，選擇好的砂子，砂子粒徑過大或級配不合理引起細顆粒空隙增大，混凝土也容易產生泌水現象，粒徑過小則比表面積過大，影響混凝土

強度。

（4）選擇水泥時盡量選擇生產的水泥顆粒較細的廠家，顆粒較大的水泥總的比表面積小，水化反應時就慢，無法形成足夠的晶體堵塞毛細孔，也容易產生泌水。

（5）加入高效減水劑，加入量按水泥用量的1%加入，條件允許的情況下也可以加入適量的粉煤灰和石膏，總之，采取有效措施降低樁身混凝土的孔隙率，從而降低樁滲水的概率。

（6）加強在樁灌注過程中的反插震搗及拆除導管控制，要求導管在灌注過程中控制埋管不大于6m、不小于2m，做到勤拆管、勤反插，每次拆除導管時要求用吊車提起導管反插10～15次，既要求保證導管反插到位，樁身混凝土密實，也要防止震搗過度。

（7）控制好樁頂混凝土超灌高度不少于設計樁頂0.8m。

（8）基坑開挖后，做好基坑降水措施，降低地下水位，及時做好碎石墊層及混凝土墊層，不讓基坑泡水。

因為施工工藝的影響，灌注樁施工不管如何處理，樁身混凝土都會存在一定的細小孔隙，我們要做的就是采取措施保證樁混凝土的密實性，降低混凝土的總孔隙率，降低樁滲水的概率。在采取了控制措施后，通過在后期施工的3#鍋爐及集控樓區域的開挖，破除樁頭后的檢查情況分析，樁頂滲水的比率大幅下降。

5 樁頭滲水的處理措施

在分析混凝土出現質量問題的原因后，現場調整了混凝土攪拌時間及改用C35配合比，降低混凝土水灰比后，再沒有發現在灌注過程中出現導管或者護筒周邊冒水的現象，也沒有出現導管埋管困難的情況，說明所采用的質量控制措施還是非常有針對性的。

但是施工開挖后還有非常少一部分樁存在樁頂滲水現象。對此，為防止樁頂滲水損害基礎底板的耐久性，處理樁頂滲水采用以下兩個方式結合，取得了很好的效果：一是在滲水樁的樁頂以下300～500mm處鉆幾個小眼讓水從樁側滲出。二是清除樁頂上的粉塵，稍微用水濕潤后在樁頂連續涂刷滲透結晶性防水涂料，連續涂刷兩層，待第二層防水涂料半干后噴水養護三天。

6 結語

在南方地區的建筑樁基施工中，受地下水位較高、地層含水量大的影響，加上灌注樁的施工工藝的難以掌控，要確保樁身混凝土一點都不滲水很困難，但是只要控制得當，完全可以大幅度減少樁頂滲水比率，開挖后發現還出現有滲水的非常少一部分樁經過對樁頂滲水的處理，也能完全滿足使用要求。

個人簡介：蔣小剛（1973—），男，廣西全州人，廣西第六地質隊地質專業助理工程師，研究方向：地基處理施工技術管理。

（責任編輯：秦遜玉）