建筑混凝土灌注端承桩施工技术的探究

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　　摘要：混凝土灌注端承桩的质量监督主要依靠事前控制和事中控制，而关键的地方就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。本文主要探讨了建筑混凝土灌注端承桩施工及防治措施的探讨
　　关键词：混凝土、防治、质量的判定
　　1 从灌注桩承载机理中分析质量监督的重点
　　 端承桩的承载机理是桩把荷载传递到桩的底部，它支承在坚固的岩土层上，不难得出桩的承载力取决于桩身强度与地基承载力，这样就会得到下边公式：当桩身强度＞地基承载力，桩的承载力＝地基承载力；反之，桩身强度＜地基承载力，桩的承载力＝桩身强度。该公式是在孔底没有沉渣情况下成立。沉渣问题对挖孔桩是不成问题的，但对于钻孔桩的质量影响却是存在的，沉渣量过大，桩受荷时发生大量沉降，桩将失效。
　　1.1 承载力的确定
　　 从桩的施工程序来讲，在质量监督中，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。由于岩层风化程度的鉴别没有严格的界限，而持力层的差异对桩的承载力影响很大。同时地质情况往往都比较复杂，除了岩面变化较大外，而且有时还会遇到夹层等现象，所以要根据地质资料、钻进情况、试桩记录、钻头的磨损状况及岩样等情况综合判定岩层界面位置，遇到地质情况复杂，勘探结果偏差较大时，应适当增加一些原位超前钻，取得岩性报告，来判定岩层界面位置，且桩端持力层的岩性必须经勘察项目技术负责人鉴定、确认。
　　1.2 强度的监督
　　 地基承载力符合设计要求，如桩身强度不足，桩的承载力亦得不到保证，桩身强度是桩质量监督的另一关键。桩身质量监督主要在于监督混凝土的质量，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；而影响混凝土的质量因素则很多，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，因此桩身质量的监督主要在于监督混凝土的质量。混凝土的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起，因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格的监督，否则，起不到质量监督效果；工程验收时，对工程质量如何，将没有把握，检测出现的问题亦无从分析。
　　 钻孔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：桩径不小于设计桩径，护壁可靠，关系到混凝土质量的灌注工艺主要是：①控制好混凝土质量的和易性，防止出现堵管、埋管，引起断桩事故；②控制导管埋深，控制导管埋深2～4m，使混凝土面处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷入混凝土，防止提漏引起的缩颈断桩事故。
　　1.3 于钻孔灌注桩质量监督另一个重点――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间的摩擦力或依附力，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，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监督的关键还在于沉渣量的检查。
　　 总而言之，人工挖孔桩质量监督的关键在于桩身混凝土浇捣工艺是否合理与地基承载力是否符合设计要求；钻孔灌注端承桩的关键不仅在于施工工艺与地基承载力，还在于沉渣量是否符合规范要求。因此对于人工挖孔桩来说，如桩存在质量问题，不是混凝土有缺陷，就是没有挖到持力层，而钻孔灌注桩检验不合格，就可能是桩底沉渣量过大，或混凝土有缺陷，或没有钻到持力层，或兼而有之。
　　2 混凝土灌注端承桩的基础缺陷及防治
　　2.1 人工挖孔桩
　　 人工挖孔桩产生的缺陷是桩身混凝土强度不足。产生原因 混凝土遭受孔内水的危害，引起砂浆稀释，砂石下沉，严重破坏混凝土的强度。
　　 防治措施 ①采用导管灌注法时，导管连接必须牢固，接口严密，无渗漏。导管配制长度以距离孔底300～500mm 为宜，以能顺利排出隔水栓和混凝土为度。首批混凝土的灌注量应满足埋管1m 以上，灌注过程应连续进行，并尽量缩短施工时间，且必须注意随时观测管内混凝土的下落及孔内水位的降情况。埋管深度必须计算准确，以防拔空，埋管深度一般控制在1～6m 以内，以2～3m 为佳，不得少于1m。导管提升速度必须缓慢，以便混凝土体弥合完整，防止泥浆混入；②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；③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。
　　2.2 孔灌注桩
　　(1)桩底地基承载力不足
　　 产生原因 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，这种地层一般最好取芯检验，如不能转孔取芯，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)
　　 产生原因 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。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
　　 产生原因 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；端承桩沉渣厚度控制在50mm 以内；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1 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。二次清孔能及时有效保证桩底干净。
　　(4)钢筋笼上浮
　　 产生原因 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，如果此时导管底端未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。
　　⑸防治措施
　　 ①钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固，同时加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，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。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m 或小于1m，严禁把导管提出混凝土面；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。
　　(6)断桩与夹泥层
　　 产生原因 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2 种原因：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；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，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。

　　⑺防治方法
　　 ①认真做好清孔，防止孔壁坍塌。混凝土坍落度采用18～20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度；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导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面；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。
　　3 混凝土灌注端承桩质量的判定
　　 3.1 人孔挖孔桩强风岩承载力的判定如果端承桩荷载要求较小(小于1000kPa)，而且地层是由强风化逐渐变到中、微风化，这时在桩底就可能遇到残积强风化物夹硬碎石层，这种情况桩底的承载力就视风化物的结构紧密、软硬情况、硬碎块的大小及含量而来判断地基承载力，即参照碎石土的承载力，但是对于风化成砂土状者，则参照砂土的承载力。
　　 3.2 微风化岩承载力判定(1)对于人工挖孔桩基底承载力的判定应检查岩石的构造情况。如果岩石裂隙发育较少，岩石完整性好，桩承载力可以取高值；反之取低值。
　　 同时还应检查岩层下面有没有夹层，发现岩石夹层方法有：①参考地质勘察报告；②用锤击孔底岩石，如声脆亮，则没夹层或夹层下卧很深；③在孔底边岩石层面高位下方，用工具挖小洞探明，如层面高位处下方有软层，根据岩石走向，说明有下卧软夹层。 如发现岩石下卧软夹层，施工时应挖除软夹层。某工厂的车间挖孔桩工程10 号桩，监理人员下孔检验，桩孔已挖入岩石0.6m，但发现岩层很薄，且夹有4～10cm 厚薄不一的风化物软土， 该桩底设计承载力2000kPa，监理人员要求再往下挖，再进入0.8m左右，后入孔检查，发现风化物夹层已趋尖灭，并考虑到进入岩石1.4m，桩孔岩石段凹凸不平，桩周摩擦力可达400kPa，因此该桩如混凝土没有太大缺陷，即使下面有软夹层也属封闭体，该桩岩石承载力可达2000kPa 以上(岩石单轴抗压强度标准值达8000kPa)。而该工程的5号桩，可能是处于构造断裂带上，该孔已嵌入岩层7.5m，可岩石的地基承载力按公式计算只达1500kPa，满足不了设计地基承载力2000kPa 的要求，鉴于该孔已挖入岩石7.5m，考虑岩石围压作用与桩周摩擦阻力，只要求作适量孔底扩大，仍判定该桩地基承载力符合设计要求。
　　4 结束语
　　 由于到目前为止，在质量监督手段的可靠性上也不能达到百分之百，所以要想完全杜绝质量事故，现场监理单位、施工单位的素质就极为重要，因为每一道工序都是隐蔽的，为下一道工序所覆盖，而且任何一道工序出现问题，都将带来严重后果，所以对于混凝土灌注端承桩的施工过程应全过程实施旁站监理、着重对以上三点进行控制，对出现的问题要近早发现近早处理，作到完全杜绝质量隐患。

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