鋼筋混凝土灌注樁質量監督與控制

莊國武

（中國能源建設集團東北電力第一工程有限公司,沈陽110179）

1 引言

鋼筋砼灌注樁(簡稱樁)的質量監督及過程控制，是對地基承載力的鑒定（通過觸探、取樣）、施工控制與樁砼質量的判定。由于基礎工程的隱蔽性，致判定存在不確定性，依據工程實踐及理論，從樁的承載機理，圍繞其施工過程，對質量監督及保證進行探討。

2 以灌注樁承載機理來確定質量監督管理

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

2.1 樁質量監督—基礎地耐力的核算

樁的施工組織和質量監查時，首先應確保地耐力完全符合設計及核算指標，否則樁將不滿足荷載要求；地耐力取決持力層的地質構造、樁的嵌入深度、持力層單軸飽和抗壓強度等指標。

若工程處于復雜的地質構造帶，在施工過程應探明是否存在軟弱夾層：元電三期廠外輸煤走廊105段，至設計標高，土質符合設計說明的描述，進行觸探試驗時，發現此⑨/A軸樁的樁底位于濕陷性黃土夾層上，承載力為滿足設計。最終由設計單位出設計變更，避免了質量隱患。沈陽惠天人孔樁工程，主廠房①～③軸，設計標高-6.70m處，在礫石和中砂混合層中出現200～300㎜的黏土層，不滿足設計要求，經再次挖掘至礫砂持力層，地耐力符合。

2.2 樁質量監督─樁身混凝土強度

地耐力符合設計及核算，樁身強度為樁承載力和荷載傳遞的保證之必要條件和樁質量保證的關鍵指標。

2.2.1 灌注樁孔徑施工

為核對地質資料、檢驗設備、工藝及施工技術要求是否符合，宜“試成孔”；做好定位放線，樁凈距≤2倍樁徑且≤2.5m應跳躍開挖；第一節護壁井圈（人孔樁）軸線與設計偏差宜≤20mm；頂面應高出零米標高150～200mm[1]，上層護臂壁厚相對于下層厚度增加100～120mm；上下護壁搭接長度≥50mm。至標高后清理護壁淤泥和孔底積水、殘渣，驗收后應立即封底和灌注砼。

2.2.2 鋼筋籠制作安裝

鋼筋力學性能試驗和焊接試驗應合格，檢查主材質保單和材料的符合性；鋼筋籠制作嚴格按設計加工，搬運和吊裝時，應防止扭曲變形；安裝前應復檢，確定無孔內塌方和沉渣；準確定位，扶穩、緩慢、順直；墊塊每1.5～2m一組，每組3個，相距120°，呈梅花形布置。

2.2.3 灌注樁的混凝土質量

施工時影響砼質量因素是致樁達不到設計要求的主要原因，因而質量檢查以砼的檢查為主；產生砼缺陷主要原因是施工工藝不合理，因此必須對施工工藝、保證措施進行仔細策劃，加強實施過程的控制。

砼灌注：砼澆筑前，進行二次清理：孔壁、孔底必須干凈，孔底浮渣已清理，孔壁光滑緊實，用串筒法（導管法）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。

砼的粗骨料選用5～40mm的連續粒級碎石，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，要調整配比且按規范要求留置試件。人孔樁砼缺陷源于砼澆筑技術，水下砼的澆筑宜采用抗滲砼配比與串管工藝。

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

2.3 鉆孔灌注樁質量檢查─沉渣量

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

2.4 成樁質量檢驗

灌注樁反射波檢測和荷載試驗及樁身動測，樁身動測試驗包括大應變和小應變，可測出樁長、縮徑、擴徑、斷樁及砼強度，樁身動測必須合格。人孔樁監督主要在于樁身砼施工工藝、地耐力等同設計符合性；鉆孔灌注樁的關鍵控制點不僅在于工藝與地耐力，還在于孔底沉渣量。

3 砼灌注樁基礎缺陷及防治

3.1 人工挖孔樁

樁砼強度不足原因：砼受孔內溢出水的危害。措施：對于樁孔沒于水下的部分，應采用抗滲（S級）砼配合比與導管灌注法澆筑；水面上部，為了避免水下導管灌注上部砼導致的低強度的問題，采用串筒法澆筑，接茬處應進行復振。

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，參照周邊抽芯、鉆進速度、泥漿帶出的碎屑及地勘資料等差異化評價。

②縮徑原因：塑性土膨脹；措施：成孔時采用上下反復掃孔使孔徑略大，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：清孔不徹底或未進行二次清孔；措施：改善泥漿稠度，延長清孔時間，下完鋼筋籠后，復檢沉渣量至合格。

④鋼筋籠上浮原因：當砼灌注至鋼筋籠下，導管砼澆筑時形成的沖擊力導致鋼筋籠向上位移；措施：澆筑砼時，測量砼澆注標高和串聯導管的位置，當砼高于底端標高2～2.5m時，應提導管至相應位置再進行澆注。

⑤斷樁與夾渣層原因：泥漿過稠，增加了砼澆筑的阻力，澆筑時將泥漿混于灌注樁混凝土內，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，砼澆筑應力將抵消泥漿阻力；連續且加速混凝土澆筑，使砼和泥漿保持流動性防導管堵塞；串管的動作深測量必須準確、可靠，嚴格遵循施工流程。

4 灌注樁的質量評價

4.1 人孔樁強風巖的評價

若端承樁荷載設計值很小(＜0.1MPa)[1]，且地層由強風化漸變到中、微風化，在樁底就會遇到殘積強風化物夾硬碎石層，參照碎石土承載力；而風化成砂土狀者，參照砂土承載力。因地勘的限制，在承載力及地耐力報告中會存在偏差，這源于巖層標準的取值誤差和缺乏荷載試驗作對比及土樣片面性。

4.2 中微風化巖的評價

影響樁底承載力的因素有：地質結構、樁嵌入持力層深度、巖石單軸抗壓強度等。承載力公式是：f＝yfrk[2]。式中f—巖石地基承載力設計值；y—折減系數；frk—巖石飽和單軸抗壓強度標準值。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時，結構層壓強抵消了對持力層的破壞，樁嵌入的深度和樁底的耐力成正比關系。

人孔樁巖石構造：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。還應辨識巖層是否存在軟弱夾層。推斷巖石軟弱夾層方式：參考地質勘察檢測報告；敲擊孔底持力層結構；在孔底邊巖石層面高位下方，用工具挖小洞勘探。

鉆孔樁巖石構造：參照地勘報告與鉆孔過程(如碰到積巖時，鉆桿鉆進正常均一，行進鉆頭聲音均勻，由此推斷基巖層的完整性，反之，巖石裂隙形成復雜，持力層結構發散；評價基巖承載力，依以下條件統一評價：周邊孔的鉆芯取樣、泥漿循環呈現的碎屑、鉆孔過程及鉆芯、地勘報告等。對于嵌入度較大的樁基，應將地質圍壓的壓強考慮在內，取值不可過高；在評價鉆孔樁底地基承載力和地耐力應將基底地質樣本構造、力學性能、物理性能、圍壓及擠壓力等。

4.3 樁身混凝土質量評價

靜載與抽芯是樁身砼質量判定的方法，因靜載、抽芯為損傷性檢驗，宜采用動測法輔助，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價，做出砼質量的準確判定，達到質量監督目的。