巖土綜合輔導(dǎo):砼灌注樁質(zhì)量監(jiān)督之探討(1)

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一、從灌注樁承載機理看質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)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(dāng)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,沉渣量過大,樁受荷時發(fā)生大量沉降,樁將失效。
    ㈠樁質(zhì)量監(jiān)督關(guān)鍵之一──地基承載力的鑒定
    從樁的施工程序來講,在質(zhì)量監(jiān)督中,首先確保地基承載力符合設(shè)計要求,否則將使樁失效。
    地基承載力取決巖層的構(gòu)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(qū)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(xué)處理房,××單位施工的鉆孔端承樁21號樁,經(jīng)抽芯檢驗,發(fā)現(xiàn)該樁的樁底座落于軟土上。因為該廠區(qū)落在佛山──詔安地震大斷裂帶上,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(fēng)化巖石,而在此破碎巖石層下,由于地震構(gòu)造運動破碎層下面還有一層軟夾層,致使抽芯時,發(fā)現(xiàn)樁底座落于軟土上,樁承載力達不到設(shè)計要求。由于夾層的存在與施工單位的粗心大意,致使在化學(xué)處理區(qū)許多樁經(jīng)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(jiān)督該工程時,工程的2B樁存在一層十分堅硬但裂隙發(fā)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(yīng)很清脆,挖15cm下去,則發(fā)現(xiàn)下臥松散軟夾層,再挖5m方到微風(fēng)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(xiàn)象。
    ㈡樁質(zhì)量監(jiān)督關(guān)鍵之二──樁身強度的監(jiān)督(在于施工工藝)
    地基承載力符合設(shè)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(zhì)量監(jiān)督的另一關(guān)鍵。
    樁身質(zhì)量監(jiān)督主要在于監(jiān)督混凝土的質(zhì)量,樁身強度取決于鋼筋籠的制作質(zhì)量與砼質(zhì)量。鋼筋籠的制作檢查,簡單明了;而影響砼質(zhì)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(zhì)量問題而使樁身強度達不到設(shè)計要求,因此樁身質(zhì)量的監(jiān)督主要在于監(jiān)督砼的質(zhì)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(zhì)量保證措施進行嚴(yán)格的監(jiān)督,否則,起不到質(zhì)量監(jiān)督效果,工程驗收時,對工程質(zhì)量如何,將沒有把握,檢測出現(xiàn)的問題亦無從分析。
    人工挖孔樁砼缺陷主要產(chǎn)生于砼澆搗工藝。成孔時,在土層設(shè)置護壁,而在巖石層,孔壁巖石自然護壁,一般不存在孔壁質(zhì)量對砼產(chǎn)生多大的影響。主要監(jiān)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(dǎo)管灌注等。
    永安市紡織廠劍桿車間人工挖孔樁基礎(chǔ)4B樁,該樁砼強度等級要求采用C20,由于該樁孔水位高,出水量大, 筆者要求采用水下導(dǎo)管灌注,建設(shè)單位與施工單位不聽勸告,抱著試一試的態(tài)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(yán)重離析,經(jīng)檢測該樁樁身砼質(zhì)量存在嚴(yán)重的問題。
    鉆孔樁砼質(zhì)量不僅與澆注工藝有關(guān),還與成孔工藝有很大的關(guān)系。要確保樁孔成孔質(zhì)量與灌注工藝的合理性,操作得當(dāng)。鉆孔樁成孔質(zhì)量在于:樁徑不小于設(shè)計樁徑,護壁可靠;關(guān)系到砼質(zhì)量的灌注工藝主要是:a.控制好混凝土質(zhì)量的和易性,防止出現(xiàn)堵管、埋管,引起斷樁事故。b.控制導(dǎo)管埋深,控制導(dǎo)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。
    ㈢對于鉆孔灌注樁質(zhì)量監(jiān)督另一個關(guān)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(shè)計中端部反力不大,端部的沉渣量對樁承載力亦影響不大;而對于鉆孔端承樁,如果沉渣量過大,勢必造成樁受荷時發(fā)生大量沉降,同樣使樁的承載力失效。如福州火電廠化學(xué)處理房××單位施工的44號樁,樁設(shè)計承載力為2000kN,實施荷載試驗時,當(dāng)外荷載加至1400kN,樁就出現(xiàn)大量沉降,經(jīng)多方面證實是因為樁端沉渣量過多,導(dǎo)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(jiān)督的關(guān)鍵還在于沉渣量的檢查。
    總而言之,人工挖孔樁質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)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(shè)計要求;鉆孔灌注樁的關(guān)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(guī)范要求,因此對于人工挖孔樁來說,如樁存在質(zhì)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,或砼有缺陷,或沒有鉆到持力層,或兼而有之。
    二、砼灌注樁基礎(chǔ)缺陷及防治措施
    ㈠人工挖孔樁:
    樁身砼強度不足
    原因:砼遭受孔內(nèi)水的危害,引起砂漿稀釋,砂石下沉,嚴(yán)重破壞砼的強度。
    防治措施:
    1、對于孔內(nèi)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(diào)整砼配合比,適當(dāng)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砼配合比與導(dǎo)管灌注法灌注,在水位之上,為了避免水下導(dǎo)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(fù)插搗。永安紡織廠劍桿車間出現(xiàn)4B樁質(zhì)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(zhì)量,又不影響施工進度,經(jīng)動測檢驗,所有樁的砼質(zhì)量
    ㈡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(xiàn)在復(fù)雜地層,這種地層一般取芯檢驗,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(fēng)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(zhì)資料進行綜合考慮。
    ★縮徑(孔徑小于設(shè)計孔徑)
    原因:塑性土膨脹。
    防治措施:成孔時,應(yīng)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(xiàn)縮徑,采用上下反復(fù)掃孔的辦法,以擴大孔徑。
    ★樁底沉渣量過大
    原因:檢查不夠認(rèn)真,清孔不干凈或沒有進行二次清孔。
    防治措施:
    1、認(rèn)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(guī)范要求,應(yīng)進行二次清孔。二次清孔可利用導(dǎo)管進行,準(zhǔn)備一個清孔接頭,一頭可接導(dǎo)管,一頭接膠管,在導(dǎo)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(huán)。二次清孔優(yōu)點:及時有效保證樁底干凈。
    ★鋼筋籠上浮
    原因:1、當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下,若此時提升導(dǎo)管,導(dǎo)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(dǎo)管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠上浮;
    2、由于砼灌注過鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時,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(dǎo)管底端未及時提到鋼筋底部以上,混凝土在導(dǎo)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(yīng)隨時掌握砼澆注標(biāo)高及導(dǎo)管埋深,當(dāng)砼埋過鋼筋籠底端2~3m時,應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上;
    2、當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時,應(yīng)立即停止?jié)沧?,并?zhǔn)確計算導(dǎo)管埋深和已澆砼標(biāo)高,提升導(dǎo)管后再進行澆注,上浮現(xiàn)象即可消除。
    ★斷樁與夾泥層
    原因:
    1、泥漿過稠,增加了澆注砼的阻力,如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊,因此,在施工中經(jīng)常發(fā)生導(dǎo)管堵塞、流動不暢等現(xiàn)象,有時甚至灌滿導(dǎo)管還是不行,最后只好提取導(dǎo)管上下振擊,由于導(dǎo)管內(nèi)儲存大量砼,一旦流出其勢甚猛,在砼流出導(dǎo)管后,即沖破泥漿最薄弱處急速返上,并將泥漿夾裹于樁內(nèi),造成夾泥層;
    2、灌注砼過程中,因?qū)Ч苈┧驅(qū)Ч芴崧┒蜗虑蛞彩窃斐蓨A泥層和斷樁的原因。導(dǎo)管提漏有兩種原因:a.當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)管埋深時,對砼澆注高度判斷錯誤,而在卸管時多提,使導(dǎo)管提離砼面,也就產(chǎn)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(dǎo)管拔不上來,引發(fā)斷樁事故;
    4、導(dǎo)管埋得太深,拔出時底部已接近初凝,導(dǎo)管拔上后砼不能及時沖填,造成泥漿填入。