摘要:砼灌注樁地基承載力的鑒定、鋼筋籠的檢查與樁砼質(zhì)量的判定;依據(jù)多年的工作經(jīng)驗及理論知識,分三個問題:從樁的承載機理看質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)鍵,樁的缺陷與防治措施,樁質(zhì)量的判定,圍繞樁監(jiān)督問題進行探討。 
關(guān)鍵詞:砼灌注樁 質(zhì)量監(jiān)督 缺陷與防治 地下混凝土灌注樁的主要技術(shù)
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(zhì)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(zhì)量的判定,但由于地下工程不可見的因素很多,因此判定起來比較難以準(zhǔn)確。筆者依據(jù)多年的工作經(jīng)驗及理論知識,分三個問題:從樁的承載機理看質(zhì)量監(jiān)督的關(guān)鍵,樁的缺陷與防治措施,樁質(zhì)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(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,造成砼嚴重離析,經(jīng)檢測該樁樁身砼質(zhì)量存在嚴重的問題。
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)量都很好。
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(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(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ⅲ?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。
筆者在參加福州火電廠化學(xué)處理房樁基工程施工時,其中18號樁鋼筋籠就出現(xiàn)上浮現(xiàn)象,是因為攪拌機操作者與灌注平臺卷揚機的操作工人,在這根樁灌注時臨時換人,兩個主要崗位的工人操作不熟練,所拌的砼和易性差,提管的卷揚機不靈活,出現(xiàn)第一斗剪球時,砼下不去經(jīng)反復(fù)活動敲擊導(dǎo)管,砼才下注,又注了好幾斗,就發(fā)現(xiàn)在灌注中鋼筋籠自然上升,將導(dǎo)管上提離孔底合適高度,鋼筋籠才徹底止住上浮。
★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
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