钢筋混凝土灌注桩质量监督与控制

庄国武

（中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司,沈阳110179）

1 引言

钢筋砼灌注桩(简称桩)的质量监督及过程控制，是对地基承载力的鉴定（通过触探、取样）、施工控制与桩砼质量的判定。由于基础工程的隐蔽性，致判定存在不确定性，依据工程实践及理论，从桩的承载机理，围绕其施工过程，对质量监督及保证进行探讨。

2 以灌注桩承载机理来确定质量监督管理

端承桩的承载机理是桩把荷载传到桩端，将力传递到设计的永久持力层，桩承载力决定于桩混凝土强度与地基承载力：“桩混凝土强度＞地基承载力：桩的承载力=地基承载力”；“桩混凝土强度<地基承载力，桩的承载力=桩砼强度”，此表述在无沉渣时成立[1]。

2.1 桩质量监督—基础地耐力的核算

桩的施工组织和质量监查时，首先应确保地耐力完全符合设计及核算指标，否则桩将不满足荷载要求；地耐力取决持力层的地质构造、桩的嵌入深度、持力层单轴饱和抗压强度等指标。

若工程处于复杂的地质构造带，在施工过程应探明是否存在软弱夹层：元电三期厂外输煤走廊105段，至设计标高，土质符合设计说明的描述，进行触探试验时，发现此⑨/A轴桩的桩底位于湿陷性黄土夹层上，承载力为满足设计。最终由设计单位出设计变更，避免了质量隐患。沈阳惠天人孔桩工程，主厂房①～③轴，设计标高-6.70m处，在砾石和中砂混合层中出现200～300㎜的黏土层，不满足设计要求，经再次挖掘至砾砂持力层，地耐力符合。

2.2 桩质量监督─桩身混凝土强度

地耐力符合设计及核算，桩身强度为桩承载力和荷载传递的保证之必要条件和桩质量保证的关键指标。

2.2.1 灌注桩孔径施工

为核对地质资料、检验设备、工艺及施工技术要求是否符合，宜“试成孔”；做好定位放线，桩净距≤2倍桩径且≤2.5m应跳跃开挖；第一节护壁井圈（人孔桩）轴线与设计偏差宜≤20mm；顶面应高出零米标高150～200mm[1]，上层护臂壁厚相对于下层厚度增加100～120mm；上下护壁搭接长度≥50mm。至标高后清理护壁淤泥和孔底积水、残渣，验收后应立即封底和灌注砼。

2.2.2 钢筋笼制作安装

钢筋力学性能试验和焊接试验应合格，检查主材质保单和材料的符合性；钢筋笼制作严格按设计加工，搬运和吊装时，应防止扭曲变形；安装前应复检，确定无孔内塌方和沉渣；准确定位，扶稳、缓慢、顺直；垫块每1.5～2m一组，每组3个，相距120°，呈梅花形布置。

2.2.3 灌注桩的混凝土质量

施工时影响砼质量因素是致桩达不到设计要求的主要原因，因而质量检查以砼的检查为主；产生砼缺陷主要原因是施工工艺不合理，因此必须对施工工艺、保证措施进行仔细策划，加强实施过程的控制。

砼灌注：砼浇筑前，进行二次清理：孔壁、孔底必须干净，孔底浮渣已清理，孔壁光滑紧实，用串筒法（导管法）浇筑，串筒端距孔底高度宜小于2m，采用插入式振捣器振捣密实。

砼的粗骨料选用5～40mm的连续粒级碎石，按配合比投料，砼坍落度以50～80mm为宜；坍落度损失大于50mm/h时，要调整配比且按规范要求留置试件。人孔桩砼缺陷源于砼浇筑技术，水下砼的浇筑宜采用抗渗砼配比与串管工艺。

钻孔桩砼质量不仅取决于浇注、振捣工艺，还决定于成孔工艺：成孔质量在于：桩径≥设计桩径，护壁可靠；灌注工艺是：控制砼和易性，防止堵管、埋管可能导致的断桩；控制导管埋深（2～4m），使砼面处于垂直顶升状，避免浮浆、泥浆卷入，防止提漏导致断桩。

2.3 钻孔灌注桩质量检查─沉渣量

摩擦桩受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力（依附力），端部沉渣量对桩承载力影响不大；对于端承桩，若沉渣量过大，桩承受荷载时将产生沉降，致使承载力失效。

2.4 成桩质量检验

灌注桩反射波检测和荷载试验及桩身动测，桩身动测试验包括大应变和小应变，可测出桩长、缩径、扩径、断桩及砼强度，桩身动测必须合格。人孔桩监督主要在于桩身砼施工工艺、地耐力等同设计符合性；钻孔灌注桩的关键控制点不仅在于工艺与地耐力，还在于孔底沉渣量。

3 砼灌注桩基础缺陷及防治

3.1 人工挖孔桩

桩砼强度不足原因：砼受孔内溢出水的危害。措施：对于桩孔没于水下的部分，应采用抗渗（S级）砼配合比与导管灌注法浇筑；水面上部，为了避免水下导管灌注上部砼导致的低强度的问题，采用串筒法浇筑，接茬处应进行复振。

3.2 钻孔灌注桩

①桩底地基承载力不足原因：桩端未作用于永久持力层；措施：抽芯试验，参照周边抽芯、钻进速度、泥浆带出的碎屑及地勘资料等差异化评价。

②缩径原因：塑性土膨胀；措施：成孔时采用上下反复扫孔使孔径略大，加大泵出力，致孔壁快速形成泥皮。

③过大桩底沉渣量的原因：清孔不彻底或未进行二次清孔；措施：改善泥浆稠度，延长清孔时间，下完钢筋笼后，复检沉渣量至合格。

④钢筋笼上浮原因：当砼灌注至钢筋笼下，导管砼浇筑时形成的冲击力导致钢筋笼向上位移；措施：浇筑砼时，测量砼浇注标高和串联导管的位置，当砼高于底端标高2～2.5m时，应提导管至相应位置再进行浇注。

⑤断桩与夹渣层原因：泥浆过稠，增加了砼浇筑的阻力，浇筑时将泥浆混于灌注桩混凝土内，造成夹渣层；而因串管破损和提漏二次下球是造成夹层和断桩的原因。措施：做好清孔，防止孔壁坍塌；加速砼浇注及浇筑量，砼浇筑应力将抵消泥浆阻力；连续且加速混凝土浇筑，使砼和泥浆保持流动性防导管堵塞；串管的动作深测量必须准确、可靠，严格遵循施工流程。

4 灌注桩的质量评价

4.1 人孔桩强风岩的评价

若端承桩荷载设计值很小(＜0.1MPa)[1]，且地层由强风化渐变到中、微风化，在桩底就会遇到残积强风化物夹硬碎石层，参照碎石土承载力；而风化成砂土状者，参照砂土承载力。因地勘的限制，在承载力及地耐力报告中会存在偏差，这源于岩层标准的取值误差和缺乏荷载试验作对比及土样片面性。

4.2 中微风化岩的评价

影响桩底承载力的因素有：地质结构、桩嵌入持力层深度、岩石单轴抗压强度等。承载力公式是：f＝yfrk[2]。式中f—岩石地基承载力设计值；y—折减系数；frk—岩石饱和单轴抗压强度标准值。公式只反映所取岩样水化能力与单轴饱和抗压强度，在单轴抗压强度相同时，结构层压强抵消了对持力层的破坏，桩嵌入的深度和桩底的耐力成正比关系。

人孔桩岩石构造：若岩石存在较少裂隙，有好的完整性，桩承载力宜取高值；反之取低值。还应辨识岩层是否存在软弱夹层。推断岩石软弱夹层方式：参考地质勘察检测报告；敲击孔底持力层结构；在孔底边岩石层面高位下方，用工具挖小洞勘探。

钻孔桩岩石构造：参照地勘报告与钻孔过程(如碰到积岩时，钻杆钻进正常均一，行进钻头声音均匀，由此推断基岩层的完整性，反之，岩石裂隙形成复杂，持力层结构发散；评价基岩承载力，依以下条件统一评价：周边孔的钻芯取样、泥浆循环呈现的碎屑、钻孔过程及钻芯、地勘报告等。对于嵌入度较大的桩基，应将地质围压的压强考虑在内，取值不可过高；在评价钻孔桩底地基承载力和地耐力应将基底地质样本构造、力学性能、物理性能、围压及挤压力等。

4.3 桩身混凝土质量评价

静载与抽芯是桩身砼质量判定的方法，因静载、抽芯为损伤性检验，宜采用动测法辅助，审查施工过程与记录、人员、工艺及保证措施，通过地基承载力的鉴定与评价，做出砼质量的准确判定，达到质量监督目的。