摘要:樁基礎作為建筑工程的重要組成部分,是工程監(jiān)理質(zhì)量控制的重點內(nèi)容。文章通過灌注樁承載機理的分析,探討了灌注樁質(zhì)量缺陷及防治措施。
關(guān)鍵詞:混凝土灌注樁;承載機理;質(zhì)量控制
成孔灌注樁質(zhì)量控制從驗收規(guī)范來看十分簡單,無非是地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁混凝土質(zhì)量的判定,但由于地下工程不可見的因素很多,因此判定起來比較困難。
一、灌注樁承載機理與質(zhì)量控制
端承樁的承載機理是樁把荷載傳遞到樁的底部,它支撐在堅固的巖土層上。因此,樁的承載力取決于樁身強度與地基承載力。當樁身強度大于地基承載力,樁的承載力由地基承載力確定;反之,樁身強度小于地基承載力,樁的承載力由樁身強度確定。前面的結(jié)論在孔底沒有沉渣情況下成立,對挖孔樁沉渣不是問題,而對于鉆孔樁。沉渣問題則是存在的。沉渣量過大,樁受荷時發(fā)生大量沉降,樁將失效。
(一)地基承載力的確定
從樁的施工程序來講,在質(zhì)量控制中,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(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。如廣東某中學教學樓,其鉆孔端承樁48號樁,經(jīng)抽芯檢驗。發(fā)現(xiàn)該樁的樁底坐落于軟土上,后經(jīng)分析,該處地基存在夾層,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)樁底坐落于軟土上,樁承載力達不到設計要求。
(二)樁身強度的控制
地基承載力符合設計要求,如果樁身強度不足,樁的承載力同樣得不到保證。因此,樁身強度是灌注樁質(zhì)量控制的另一關(guān)鍵。樁身質(zhì)量控制主要在于控制混凝土及鋼筋的質(zhì)量。樁身強度取決于鋼筋籠的制作質(zhì)量與混凝土質(zhì)量。鋼筋籠的制作檢查,簡單明了,質(zhì)量控制相對容易。而影響混凝土質(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,不少灌注樁由于混凝土質(zhì)量問題而使樁身強度達不到設計要求。因此,樁身質(zhì)量的控制主要在于控制混凝土的質(zhì)量。
混凝土的缺陷往往是由于施工工藝不合理引起的,因此監(jiān)理必須對樁基工程的施工工藝、質(zhì)量保證措施進行嚴格的控制,否則,起不到質(zhì)量控制效果,工程驗收時,對樁基工程質(zhì)量如何,沒有把握,檢測出現(xiàn)的問題亦無從分析。
1、人工挖孔灌注樁。人工挖孔樁混凝土缺陷主要產(chǎn)生于樁芯混凝土配合比及澆搗工藝。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(zhì)量對樁芯混凝土產(chǎn)生多大的影響。監(jiān)理時主要控制混凝土的配合比及澆搗工藝,特別是有地下水時,水下部分混凝土的澆搗,必須嚴格控制水下混凝土配合比與水下導管灌注等。某住宅樓人工挖孔樁基礎4B樁,該樁混凝土強度等級要求采用C25,由于該樁孔水位高,出水量大,監(jiān)理要求采用水下導管灌注,施工單位抱著試一試的態(tài)度,自行采用簡易串筒灌注,澆搗混凝土時,從孔底至上6m左右“混凝土”表面有很高的水位,澆搗人孔的混凝土遭受水的危害,砂漿稀釋、骨料下沉,造成混凝土嚴重離析,經(jīng)檢測該樁樁身混凝土質(zhì)量存在嚴重的問題。
2、鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁混凝土質(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。鉆孔樁成孔質(zhì)量在于控制樁徑不小于設計樁徑,護壁可靠不塌孔。為保證樁芯混凝土質(zhì)量,必須對混凝土拌合物的質(zhì)量和施工工藝進行嚴格控制:(1)混凝土的和易性。鉆孔灌注樁水下混凝土施工時必須嚴格控制混凝土的和易性,防止出現(xiàn)堵管、埋管,引起斷樁事故。監(jiān)理時要注意監(jiān)測混凝土坍落度,加強混凝土配合比控制。(2)控制導管埋深。導管埋深要控制在2—4m,使混凝土面處于垂直頂升狀,不使浮漿、泥漿卷人混凝土,防止提漏引起斷樁事故。
3、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問的摩擦力或依附力,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,同樣使樁的承載力降低。如某商住樓47號樁,單樁設計承載力為1800kN,實施靜荷載試驗時,當外荷載加至1500kN,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,導致該樁失效,亦影響其它樁的評定。因此鉆孔灌注樁另一個控制的關(guān)鍵還在于沉渣量的檢查。
二、灌注樁質(zhì)量缺陷及防治措施
(一)人工挖孔灌注樁
常見缺陷:樁身混凝土強度不足。主要原因:為混凝土遭受孔內(nèi)水的危害,引起砂漿稀釋,砂石下沉,嚴重影響混凝土的強度。防治措施:(1)對于孔內(nèi)有地下水,水位低、水量小的樁孔,在澆搗時把混凝土拌均,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,為了避免水下導管灌注通病——樁身上部混凝土強度低,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。
(二)鉆孔灌注樁
1、樁底地基承載力不足。主要原因: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)在復雜地層,這種地層一般攝好取芯檢驗,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(zhì)資料進行綜合考慮。
2、縮徑(孔徑小于設計孔徑)。主要原因: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(xiàn)縮徑,采用上下反復掃孔的辦法,以擴大孔徑。
3、樁底沉渣量過大。主要原因: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。
4、鋼筋籠上浮。主要原因為:(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,如果此時將導管底末端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(fā)現(xiàn)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混凝土標高,提升導管后再進行澆注,上浮現(xiàn)象即可消除。
5、斷樁與夾泥層。主要原因:(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(jīng)常發(fā)生導管堵塞、流動不暢等現(xiàn)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(nèi)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(nèi),造成夾泥層。(2)灌注混凝土過程中,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(chǎn)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,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:開始澆混凝土時盡量積累大量混凝土,產(chǎn)生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力;快速連續(xù)澆注,使混凝土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,灌注混凝土過程中隨時測量導管埋深。并嚴格遵守操作規(guī)程。(4)灌注水下混凝土前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷,發(fā)現(xiàn)問題要及時更換。
綜上所述,混凝土樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于地基承載力的鑒定,審查混凝土施工工藝是否合理,掌握樁缺陷的防治措施。這樣才能對混凝土樁質(zhì)量進行控制。達到質(zhì)量控制的目