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灌注樁質量監(jiān)督與缺陷防治

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摘 要：樁基礎作為建筑工程強制監(jiān)督內容之一，是建筑工程質量監(jiān)督的重中之重，由于樁基工程的隱蔽性，給質量監(jiān)督帶來一定的難度，根據多年監(jiān)督樁基質量的經驗，本文提出了樁基監(jiān)督的一些關鍵技術問題。

關鍵詞：灌注樁質量監(jiān)督承載機理地基承載力樁身強度缺陷防治   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(jiān)督從驗收規(guī)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(jiān)督的關鍵，樁的缺陷與防治措施，樁質量的判定，圍繞樁監(jiān)督問題進行探討。 一、從灌注樁承載機理看質量監(jiān)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，沉渣量過大，樁受荷時發(fā)生大量沉降，樁將失效。 ㈠樁質量監(jiān)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(jiān)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(qū)處于斷裂帶，在施工中就要注意夾層的存在。 ㈡樁質量監(jiān)督關鍵之二──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(jiān)督的另一關鍵。 樁身質量監(jiān)督主要在于監(jiān)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(jiān)督主要在于監(jiān)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(jiān)督,否則，起不到質量監(jiān)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管灌注等。 鉆孔樁砼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，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。 ㈢對于鉆孔灌注樁質量監(jiān)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。 總而言之，人工挖孔樁質量監(jiān)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(guī)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 ㈠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、出水量大的樁孔，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。 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。 ★    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(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大，推動了鋼筋籠上?。?/span> ２、由于砼灌注過鋼筋籠且導管埋深較大時，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(fā)現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止?jié)沧?，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。 ★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，在施工中經常發(fā)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管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(fā)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大量砼，產生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力。B.快速連續(xù)澆注，使砼和泥漿一直保持流動狀態(tài)，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(guī)程； ４、灌注水下砼前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發(fā)現問題要及時更換。 三、砼灌注樁質量判定之探討 ㈠人孔挖孔樁強風巖承載力的判定 如果端承樁荷載要求較小(小于1000kPa)，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，又因為工程勘察時，取土的樣不全面。作為質監(jiān)部門，有條件的話要盡量將荷載試驗作對比，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。㈡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。 f＝yfrk 式中f──巖石地基承載力的設計值(kPa)； y──折減系數； frk──巖石飽和單軸抗壓強度標準值(kPa)。 上述的式子是規(guī)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(fā)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(fā)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(fā)現巖石下臥軟夾層，施工時應挖除軟夾層。 鉆孔灌注樁基底承載力判定。 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(fā)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(huán)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(huán)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(yè)的摩擦樁主要告摩擦力承載，但由于其樁長比較大，整體樁不規(guī)則外形，使其具有較大的樁周摩擦力。 ㈢樁身混凝土質量判定。 比較準確判斷樁身砼質量的是靜載與抽芯，但是由于靜載、抽芯為損傷性檢驗，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，用于普查質量僅供驗收參考。 判斷混凝土質量還要依施工單位素質，掌握施工過程實際情況與施工記錄。 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。如：挖孔樁水位高、水量大、有沒有采用水下砼配合比與水下導管法灌注，如沒有，依出水量大及澆搗方法，就可推斷混凝土嚴重離析等；鉆孔樁鋼筋籠如沒有設置混凝土保護層墊塊，再檢查一下灌完樁鋼筋籠的位置情況，可推定保護層是否嚴重不足； 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。比如：在成孔記錄中沒有發(fā)現塌孔現象，而樁的充盈系數又大，說明在澆注的過程中有塌孔現象，必然導致樁底沉渣量過多或樁身砼夾砂、夾泥，樁體形成“大肚子”；如果在施工過程中曾發(fā)生過堵管事故，撥管后進行二次灌注，就會存在斷樁或夾泥層。但缺陷的嚴重程度還要分析其事故具體處理措施而得知。
總之，質量監(jiān)督中樁砼質量的判定，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，并了解施工單位素質，方可比較準確判定砼質量。

綜上所述，砼樁質量監(jiān)督的關鍵環(huán)節(jié)在于地基承載力的鑒定，審查砼施工工藝是否合理，掌握樁缺陷的防治措施。這樣才能對砼樁質量進行控制，達到質量監(jiān)督的目的。樁基礎作為建筑工程強制監(jiān)督內容之一，是建筑工程質量監(jiān)督的重中之重，由于樁基工程的隱蔽性，給質量監(jiān)督帶來一定的難度，根據多年監(jiān)督樁基質量的經驗，本文提出了樁基監(jiān)督的一些關鍵技術問題。

發(fā)布：2007-07-25 11:48    編輯：泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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