試論沖擊成孔灌注樁質量通病的成因及其預防

侯棋森

摘要：沖擊成孔灌注樁可以穿越各種土質或軟硬變化較大的土層（如各類粘土、砂土、碎礫石土、卵石層、風化層及多夾層的巖層）對地基進行加固處理，其對承載力的適應范圍廣（為300-2000KN）施工機具簡單，施工安全性好等到諸多優點，因而在地基加固工程中得到廣泛的應用。但由于沖擊成孔灌注樁的施工工序較多，技術要求高，工藝復雜，需要在一個較短的時間內快速地完成水下砼的隱蔽工程。

關鍵詞：沖擊；孔灌注樁；預防

一、沖擊成孔灌注樁常見的質量通病

沖擊成孔灌注樁在承受垂直荷載的時候，由于樁身的摩擦阻力使樁位置所受的荷載最大，下部承受的荷載相對較小。但由于沖擊成孔灌注樁的成樁工藝限制，往往樁上部分砼的強度較低，中下段的砼的強度較高，若不嚴格控制，容易出現樁上段砼強度達不到質量要求的情況。除此之外，還容易出現縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質量缺陷，造成樁基承載力下降，影響工程結構的安全。

二、影響成樁質量的原因分析

（一）影響樁身上部強度的原因分析如下

（1）按照施工規范的規定，鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥，但在實際施工過程中，很難將淤泥徹底清除。灌注樁澆注砼時采用頂升法，砼面從下往上頂升，這使孔底沉積的淤泥必然后混入砼中，先灌入的砼混合了底部的淤泥等到雜物后，被頂升至樁的上部，這樣容易出現樁上段強度較低的現象。

（2）澆灌砼時，若導管插入砼之內過深，澆注速度又較快，則容易出現在孔體深部沉積較多的粗骨料，造成樁頂浮漿較多且浮漿高度較大，使樁體上下強度不均，易導致樁體上部強度較低的問題出現。

（3）清孔不凈或未進行二次清孔，泥漿比重過小或泥漿注入量不足難于將孔底沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中未對準孔位，碰撞孔壁使泥土坍落至樁底；清孔后，待灌注時間過長，致使泥漿沉積，造成樁底沉渣量過多，從而影響樁上部砼強度。

（二）影響樁身質量的原因分析

（1）砼澆注施工中，若導管插入砼內過淺（<1.5米），則成樁過程中砼的上升過程不是頂升式的，而是攤鋪式的。這時泥漿、泥塊就容易混入砼中，進而嚴重影響到樁身的質量。除此之外，若設計的樁身直徑過小，則砼上升時會受到孔壁的限制，從而使樁體產生空洞、蜂窩缺陷。

（2）在沖擊成孔、循環清孔、停止循環、吊放鋼筋籠、澆注水下砼的全過程中，施工工序多，如澆注前等待時間過長，會在孔底淤積較多的淤泥或沉渣，從而影響成樁質量。靜置的時間越長，淤積的越多，對樁頂、樁身質量影響越大。

（3）在水下澆灌的砼過程中，砼的流動性、初凝聚時間、粘聚性能會變得很差，很容易產生空洞、蜂窩、離析、夾泥等質量問題，如澆注過程不連續，甚至會造成斷樁等質量事故。

三、成樁質量的控制

（一）樁上段強度的保證措施

為保證樁上段強度達到要求，應從下述幾方面采取相應的質量保證措施：

（1）依據樁徑和樁底的濃度，正確確定出第一斗砼的體積，一般可取1.5～2.0立方米，也可以按樁身設計體積的10%加以控制。

（2）成樁質量與樁身的澆注高度有關，一般控制成樁高度高出設計樁頂標高0.5-1米。待鑿去高部分的砼后，剩余部分不應有夾泥和浮漿，砼標號應符合設計要求，否則要返工重澆。

（3）導管插入砼內的長度應適宜，一般為2-6米，長樁可相應有所增加。

（二）樁身質量的保證措施

（1）工程施工前，應先做2個以上的試驗鉆孔，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩定性和孔底沉淤等指標，用以核對所選設備，工藝方法是否符合要求。檢測時，孔壁的穩定時間應不小于12小時，檢測數量不小于2個，對一些重要工程，可視情況相應增加測徑數量。

（2）護壁用的泥漿應滿足要求，液面需高出地下水位0.5米以上，有條件時宜高出地下水位2米以上，若護壁的泥漿膠體率低，砂率大，這時不僅護壁性能差，而且因其容量較大，勢必會產生沉淀速度過快的問題。一般來講，當在粘土或亞粘土層中成孔時，可注入清水以原土造漿形成護壁。并控制泥漿的相對密度在1.1-1.2之間；當在砂性土質或有較厚的夾砂層中成孔時，應控制泥漿的相對密度在1.1-1.3之間，在砂夾卵石或容易坍孔的土層中成孔時，應控制泥漿相對密度在1.3-1.5之間。施工過程中，應經常測定泥漿的相對密度、粘度、含砂率、和膠體率等指標。使澆注前孔底500㎜以內泥漿的相對密度不大于1.25，含砂率不大于8%，粘度不大于28Pa.s。對一些直徑小于1米的小直徑樁，在泥漿停止工作循環期間，孔內要保持合理的泥漿液面高度。

（3）在砼灌注前的一段時間里，須保證孔壁的穩定性，不能有縮徑或孔壁塌落現象發生。為保證孔底沉渣厚度達到規范的技術要求，以免影響樁的承載力，鉆孔到設計持力層以后，要對泥漿進行循環稀釋來降低相對密度，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外，還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣，要求嚴格時，在安放鋼筋籠后，下放導管之前仍要進行吸渣處理。

（三）砼灌注施工的技術要點

因為水下砼施工的隱蔽性強，很容易產生松散、離析、縮頸等砼質量缺陷。因此必須著重控制水下砼的澆注質量，包括選好原材料，做好配合比，改進工機具，嚴格按操作規程施工等方面。

（1）完成鉆孔到砼澆灌過程的作業時間要緊湊，不宜過長，砼的漿體濃度要恰當，澆灌量不得低于設計值，不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

（2）導管口距孔底要保持400㎜左右的距離，旋轉時要精確測量，反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數量的砼后，應導管緩慢下降100-200㎜，使灌注初期導管被砼埋入深度盡可能加大，以保證底層的砼質量。

（3）在灌注過程中，要嚴格把握施工進度和時間，經常地略微提升導管，以使砼均勻注入。導管埋入砼的深度一般控制在2-6米之間且不得小于2米，每間隔15-20分，要對砼面和導管沉入深度進行一次測量和校核。

（四）終身質量的驗收

灌注樁質量的檢驗內容和方法應符合規范的規定，通常檢測承載力采用樁荷試驗，而檢驗樁身質量一般是通過對鉆芯或超聲波進行檢驗，抽查數量不少于總樁數的10%，若工程需要時，還可相應增加檢驗數量直至逐根檢查。

四、結語

鉆孔灌注樁有許多優點，但由于施工環節多，工藝復雜，成樁質量有可能受到多種因素的干擾和制約，嚴重時會導致樁身承載力的明顯降低，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。為了確保成樁質量和樁基工程的安全，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴格的質量控制和檢測，發現問題及時采取措施予以補救。

（作者單位：遼寧日升水利工程有限公司）