混凝土成孔灌注桩施工质量控制

　　摘要：桩基础作为建筑工程的重要组成部分，是工程监理质量控制的重点内容。文章通过灌注桩承载机理的分析，探讨了灌注桩质量缺陷及防治措施。
　　关键词：混凝土灌注桩；承载机理；质量控制
　　
　　成孔灌注桩质量控制从验收规范来看十分简单，无非是地基承载力的鉴定、钢筋笼的检查与桩混凝土质量的判定，但由于地下工程不可见的因素很多，因此判定起来比较困难。
　　
　　一、灌注桩承载机理与质量控制
　　
　　端承桩的承载机理是桩把荷载传递到桩的底部，它支撑在坚固的岩土层上。因此，桩的承载力取决于桩身强度与地基承载力。当桩身强度大于地基承载力，桩的承载力由地基承载力确定；反之，桩身强度小于地基承载力，桩的承载力由桩身强度确定。前面的结论在孔底没有沉渣情况下成立，对挖孔桩沉渣不是问题，而对于钻孔桩。沉渣问题则是存在的。沉渣量过大，桩受荷时发生大量沉降，桩将失效。
　　
　　(一)地基承载力的确定
　　从桩的施工程序来讲，在质量控制中，首先确保地基承载力符合设计要求，否则将使桩失效。地基承载力取决岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度。如果施工地区处于断裂带，在施工中就要注意夹层的存在。如广东某中学教学楼，其钻孔端承桩48号桩，经抽芯检验。发现该桩的桩底坐落于软土上，后经分析，该处地基存在夹层，在孔钻至夹层上破碎岩石时，施工单位以为已到微风化岩石，而在此破碎岩石层下，由于地震构造运动破碎层下面还有一层软夹层，致使抽芯时，发现桩底坐落于软土上，桩承载力达不到设计要求。
　　
　　(二)桩身强度的控制
　　地基承载力符合设计要求，如果桩身强度不足，桩的承载力同样得不到保证。因此，桩身强度是灌注桩质量控制的另一关键。桩身质量控制主要在于控制混凝土及钢筋的质量。桩身强度取决于钢筋笼的制作质量与混凝土质量。钢筋笼的制作检查，简单明了，质量控制相对容易。而影响混凝土质量因素则很多，有些是可见的。有些是不可见的。在工程实践中，不少灌注桩由于混凝土质量问题而使桩身强度达不到设计要求。因此，桩身质量的控制主要在于控制混凝土的质量。
　　混凝土的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起的，因此监理必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格的控制，否则，起不到质量控制效果，工程验收时，对桩基工程质量如何，没有把握，检测出现的问题亦无从分析。
　　1、人工挖孔灌注桩。人工挖孔桩混凝土缺陷主要产生于桩芯混凝土配合比及浇捣工艺。成孔时，在土层设置护壁，而在岩石层，孔壁岩石自然护壁，一般不存在孔壁质量对桩芯混凝土产生多大的影响。监理时主要控制混凝土的配合比及浇捣工艺，特别是有地下水时，水下部分混凝土的浇捣，必须严格控制水下混凝土配合比与水下导管灌注等。某住宅楼人工挖孔桩基础4B桩，该桩混凝土强度等级要求采用C25，由于该桩孔水位高，出水量大，监理要求采用水下导管灌注，施工单位抱着试一试的态度，自行采用简易串筒灌注，浇捣混凝土时，从孔底至上6m左右“混凝土”表面有很高的水位，浇捣人孔的混凝土遭受水的危害，砂浆稀释、骨料下沉，造成混凝土严重离析，经检测该桩桩身混凝土质量存在严重的问题。
　　2、钻孔灌注桩。钻孔灌注桩混凝土质量不仅与浇注工艺有关，还与成孔工艺有很大的关系。要确保桩孔成孔质量与灌注工艺的合理性，操作得当。钻孔桩成孔质量在于控制桩径不小于设计桩径，护壁可靠不塌孔。为保证桩芯混凝土质量，必须对混凝土拌合物的质量和施工工艺进行严格控制：(1)混凝土的和易性。钻孔灌注桩水下混凝土施工时必须严格控制混凝土的和易性，防止出现堵管、埋管，引起断桩事故。监理时要注意监测混凝土坍落度，加强混凝土配合比控制。(2)控制导管埋深。导管埋深要控制在2—4m，使混凝土面处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷人混凝土，防止提漏引起断桩事故。
　　3、沉渣量的检查。对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之问的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于钻孔端承桩，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力降低。如某商住楼47号桩，单桩设计承载力为1800kN，实施静荷载试验时，当外荷载加至1500kN，桩就出现大量沉降，经多方面证实是因为桩端沉渣量过多，导致该桩失效，亦影响其它桩的评定。因此钻孔灌注桩另一个控制的关键还在于沉渣量的检查。
　　
　　二、灌注桩质量缺陷及防治措施
　　
　　(一)人工挖孔灌注桩
　　常见缺陷：桩身混凝土强度不足。主要原因：为混凝土遭受孔内水的危害，引起砂浆稀释，砂石下沉，严重影响混凝土的强度。防治措施：(1)对于孔内有地下水，水位低、水量小的桩孔，在浇捣时把混凝土拌均，水抽干，可以采用串筒迅速浇捣，但是在水位以下部分，必须调整混凝土配合比，适当减少用水量并增加水泥用量等。(2)对于水位高、出水量大的桩孔，在水位下必须采用水下混凝土配合比与导管灌注法灌注，在水位之上，为了避免水下导管灌注通病——桩身上部混凝土强度低，则可采用简单串筒浇捣，但是水必须抽干，泥浆、浮浆要清除干净，两种不同方法施工的交接层，用插捣器穿过反复插捣。
　　
　　(二)钻孔灌注桩
　　1、桩底地基承载力不足。主要原因：桩端没有支承在持力层上面。防治措施：这种情况一般出现在复杂地层，这种地层一般摄好取芯检验，如不能孔孔取芯，要参照邻近取芯情况、钻速、泥浆返上的岩屑及钻进情况(一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主动钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉较好)、工程地质资料进行综合考虑。
　　2、缩径(孔径小于设计孔径)。主要原因：塑性土膨胀。防治措施：成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀，如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
　　3、桩底沉渣量过大。主要原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。防治措施：(1)认真检查，采用正确的测绳与测锤。(2)一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。
　　4、钢筋笼上浮。主要原因为：(1)当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮。(2)由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时将导管底末端及时提到钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。防治措施：(1)灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2—3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。(2)当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。
　　5、断桩与夹泥层。主要原因：(1)泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。(2)灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：a、当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。b、因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断桩。(3)灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来。引发断桩事故。(4)导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝、导管拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入。防治方法：(1)认真做好清孔，防止孔壁坍塌；(2)尽可能提高混凝土浇注速度：开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力；快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。(3)提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深。并严格遵守操作规程。(4)灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。
　　综上所述，混凝土桩质量控制的关键环节在于地基承载力的鉴定，审查混凝土施工工艺是否合理，掌握桩缺陷的防治措施。这样才能对混凝土桩质量进行控制。达到质量控制的目