[關鍵詞] 灌注樁 質量監督 承載機理 地基承載力 樁身強度 缺陷 防治
Research on the quality supervise of cast-in-place Zhai xiangdong Hong nanfu
(Quality Supervisory Unit of Sanming (Sanyuan district government of 365001) sanming Municipality 365001)
Abstract: One of thing which part of civil and architecture must be got under the force control is pile foundation. It is most important on the supervise of civil and architecture, We take trouble to supervise because pile foundation is not fit to be Seen, we put forward some key technology in this text base our rich experience.
Keywords: Cast-in-place pile Quality supervise Bearing mechanism Ground bearing capacity Pile shaft strength flaw prevention
灌注樁(這裏主要探討成孔灌注樁並指端承樁，下文簡稱樁)質量監督從驗收規範來看十分簡單， 無非是地基承載力的鑑定、鋼筋籠的檢查與樁砼質量的判定，但由於地下工程不可見的因素很多，因此判定起來比較難以準確。筆者依據多年的工作經驗及理論知識，分三個問題：從樁的承載機理看質量監督的關鍵，樁的缺陷與防治措施，樁質量的判定，圍繞樁監督問題進行探討。
一、從灌注樁承載機理看質量監督的關鍵
端承樁的承載機理是樁把荷載傳遞到樁的底部，它支承在堅固的岩土層上，不難得出樁的承載力取決於樁身強度與地基承載力。
當樁身強度〉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，而沉渣問題對於鑽孔樁則是存在的，沉渣量過大，樁受荷時發生大量沉降，樁將失效。
㈠樁質量監督關鍵之一──地基承載力的鑑定
從樁的施工程序來講，在質量監督中，首先確保地基承載力符合設計要求，否則將使樁失效。
地基承載力取決岩層的構造情況、樁嵌入岩石的深度、岩石單軸飽和抗壓強度。
如果施工地區處於斷裂帶，在施工中就要注意夾層的存在，如福州火電廠化學處理房，××單位施工的鑽孔端承樁21號樁，經抽芯檢驗，發現該樁的樁底座落於軟土上。因爲該廠區落在佛山──詔安地震大斷裂帶上，存在夾層，在孔鑽至夾層上破碎岩石時，施工單位以爲已到微風化岩石，而在此破碎岩石層下，由於地震構造運動破碎層下面還有一層軟夾層，致使抽芯時，發現樁底座落於軟土上，樁承載力達不到設計要求。由於夾層的存在與施工單位的粗心大意，致使在化學處理區許多樁經抽芯檢驗，樁底沒有支承在岩基上。又如永安市紡織廠人工挖孔樁工程，筆者在監督該工程時，工程的2B樁存在一層十分堅硬但裂隙發育的新鮮岩石，用錘子敲擊，錘擊聲音很悶，如下沒有軟夾層，聲音應很清脆，挖15cm下去，則發現下臥鬆散軟夾層，再挖5m方到微風化巖。該樁基工程存在不少薄堅硬基岩下臥鬆散軟土層的現象。
㈡樁質量監督關鍵之二──樁身強度的監督(在於施工工藝)
地基承載力符合設計要求，如樁身強度不足，樁的承載力亦得不到保證，樁身強度是樁質量監督的另一關鍵。
樁身質量監督主要在於監督混凝土的質量，樁身強度取決於鋼筋籠的製作質量與砼質量。鋼筋籠的製作檢查，簡單明瞭；而影響砼質量因素則很多，有些是可見的，有些是不可見的。在工程實踐中，不少樁由於砼質量問題而使樁身強度達不到設計要求，因此樁身質量的監督主要在於監督砼的質量。
砼的缺陷往往是由於施工工藝不合理引起，因此必須對樁基工程的施工工藝、質量保證措施進行嚴格的監督,否則，起不到質量監督效果，工程驗收時，對工程質量如何，將沒有把握，檢測出現的問題亦無從分析。
人工挖孔樁砼缺陷主要產生於砼澆搗工藝。成孔時，在土層設置護壁，而在岩石層，孔壁岩石自然護壁，一般不存在孔壁質量對砼產生多大的影響。主要監督砼澆搗工藝特別是有地下水的水下部分砼的澆搗，必須採用水下砼配合比與水下導管灌注等。
永安市紡織廠劍桿車間人工挖孔樁基礎4B樁，該樁砼強度等級要求採用C20，由於該樁孔水位高，出水量大， 筆者要求採用水下導管灌注，建設單位與施工單位不聽勸告，抱着試一試的態度，自行採用簡易串筒灌注，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，經檢測該樁樁身砼質量存在嚴重的問題。
鑽孔樁砼質量不僅與澆注工藝有關，還與成孔工藝有很大的關係。要確保樁孔成孔質量與灌注工藝的合理性，操作得當。鑽孔樁成孔質量在於：樁徑不小於設計樁徑，護壁可靠；關係到砼質量的灌注工藝主要是：a.控制好混凝土質量的和易性，防止出現堵管、埋管，引起斷樁事故。b.控制導管埋深,控制導管埋深2～4m，使砼面處於垂直頂升狀，不使浮漿、泥漿捲入砼，防止提漏引起斷樁事故。
㈢對於鑽孔灌注樁質量監督另一個關鍵──沉渣量的檢查。
對摩擦樁來說，由於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；而對於鑽孔端承樁，如果沉渣量過大，勢必造成樁受荷時發生大量沉降，同樣使樁的承載力失效。如福州火電廠化學處理房××單位施工的44號樁，樁設計承載力爲2000kN，實施荷載試驗時，當外荷載加至1400kN，樁就出現大量沉降，經多方面證實是因爲樁端沉渣量過多，導致該樁失效，亦影響其它樁的評定。因此鑽孔灌注樁另一個監督的關鍵還在於沉渣量的檢查。
總而言之，人工挖孔樁質量監督的關鍵在於樁身混凝土澆搗工藝是否合理與地基承載力是否符合設計要求；鑽孔灌注樁的關鍵不僅在於施工工藝與地基承載力，還在於沉渣量是否符合規範要求，因此對於人工挖孔樁來說，如樁存在質量問題，不是混凝土有缺陷，就是沒有挖到持力層。而鑽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，或沒有鑽到持力層，或兼而有之。
二、砼灌注樁基礎缺陷及防治措施
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、對於孔內有地下水，水位低、水量小的樁孔，在澆搗時把砼拌均，水抽乾，可以採用串筒迅速澆搗，但是在水位以下部分，必須調整砼配合比，適當減少用水量並增加水泥用量等；
２、對於水位高、出水量大的樁孔，在水位下必須採用水下砼配合比與導管灌注法灌注，在水位之上，爲了避免水下導管灌注通病──樁身上部砼強度低，則可採用簡單串筒澆搗，但是水必須抽乾，泥漿、浮漿要清除乾淨，兩種不同方法施工的交接層，用插搗器穿過反覆插搗。永安紡織廠劍桿車間出現4B樁質量事故後，施工單位依照筆者提供的上述防治措施，既確保了質量，又不影響施工進度，經動測檢驗，所有樁的砼質量都很好。
㈡鑽孔灌注樁：
★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：這種情況一般出現在複雜地層，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、鑽速、泥漿返上的岩屑及鑽進情況(一般鑽進至微風化巖時，鑽頭不蹩鑽，主動鑽桿振動不很厲害，鑽進聲音感覺較好)、工程地質資料進行綜合考慮。
★縮徑(孔徑小於設計孔徑)
原因：塑性土膨脹。
防治措施：成孔時，應加大泵量，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，如出現縮徑，採用上下反覆掃孔的辦法，以擴大孔徑。
★樁底沉渣量過大
原因：檢查不夠認真，清孔不乾淨或沒有進行二次清孔。
防治措施：
１、認真檢查，採用正確的測繩與測錘；
２、一次清孔後，不符合要求，要採取措施：如改善泥漿性能，延長清孔時間等進行清孔。在下完鋼筋籠後，再檢查沉渣量，如沉渣量超過規範要求，應進行二次清孔。二次清孔可利用導管進行，準備一個清孔接頭，一頭可接導管，一頭接膠管，在導管下完後，提離孔底0.4m， 在膠管上接上泥漿泵直接進行泥漿循環。二次清孔優點：及時有效保證樁底乾淨。
★鋼筋籠上浮
原因：１、當混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導管，導管底端距離鋼筋籠僅有1m左右的距離時，由於澆注的砼自導管流出後衝擊力較大，推動了鋼筋籠上浮；
２、由於砼灌注過鋼筋籠且導管埋深較大時，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，如果此時導管底端未及時提到鋼筋底部以上，混凝土在導管流出後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，應隨時掌握砼澆注標高及導管埋深，當砼埋過鋼筋籠底端2～3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上；
２、當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆注，並準確計算導管埋深和已澆砼標高，提升導管後再進行澆注，上浮現象即可消除。
筆者在參加福州火電廠化學處理房樁基工程施工時，其中18號樁鋼筋籠就出現上浮現象，是因爲攪拌機操作者與灌注平臺捲揚機的操作工人，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，提管的捲揚機不靈活，出現第一斗剪球時，砼下不去經反覆活動敲擊導管，砼才下注，又注了好幾鬥，就發現在灌注中鋼筋籠自然上升，將導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，因此，在施工中經常發生導管堵塞、流動不暢等現象，有時甚至灌滿導管還是不行，最後只好提取導管上下振擊，由於導管內儲存大量砼，一旦流出其勢甚猛，在砼流出導管後，即衝破泥漿最薄弱處急速返上，並將泥漿夾裹於樁內，造成夾泥層；
２、灌注砼過程中，因導管漏水或導管提漏而二次下球也是造成夾泥層和斷樁的原因。導管提漏有兩種原因：a.當導管堵塞時，一般採用上下振擊法，使混凝土強行流出，但如此時導管埋深很少，極易提漏。b.因泥漿過稠，如果估算或測砼面難，在測量導管埋深時，對砼澆注高度判斷錯誤，而在卸管時多提，使導管提離砼面，也就產生提漏，引起斷樁；
３、灌注時間過長，而上部砼已接近初凝，形成硬殼，而且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉澱，從而加厚了積聚在砼表面的沉澱物，造成砼灌注極爲困難，造成堵管與導管拔不上來，引發斷樁事故；
４、導管埋得太深，拔出時底部已接近初凝，導管拔上後砼不能及時衝填，造成泥漿填入。
防治方法：
１、認真做好清孔，防止孔壁坍塌；
２、儘可能提高混凝土澆注速度：a.開始澆砼時儘量積累大量砼，產生極大的衝擊力可以克服泥漿阻力。B.快速連續澆注，使砼和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞；
３、提升導管要準確可靠，灌注砼過程中隨時測量導管埋深，並嚴格遵守操作規程；
４、灌注水下砼前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。
三、砼灌注樁質量判定之探討
㈠人孔挖孔樁強風巖承載力的判定
如果端承樁荷載要求較小(小於1000kPa)， 而且地層是由強風化逐漸變到中、微風化，這時在樁底就可能遇到殘積強風化物夾硬碎石層，這種情況樁底的承載力就視風化物的結構緊密、軟硬情況、硬碎塊的大小及含量而來判斷地基承載力，即參照碎石土的.承載力；但是對於風化成砂土狀者，則參照砂土的承載力。由於工程勘察的侷限性，這一層的承載力在報告中往往誤差很大，這是由於該類岩層標準取值的誤差太大，再加上缺乏必要的荷載試驗作對比，又因爲工程勘察時，取土的樣不全面。作爲質監部門，有條件的話要儘量做荷載試驗作對比，對於人工挖孔樁，要下孔全面瞭解樁底岩石情況，參照有關經驗知識來鑑定。例如永安市交易市場挖孔樁基礎按地質勘察報告中所提供的強風化基岩，其承載力只有300kPa，而在開挖後筆者下孔觀察，發現岩石已風化至岩石結構徹底破壞，但呈堅硬狀態的風化層中含有50％以上2～6cm硬碎塊岩石，其承載力可達1000KPa以上。
㈡中微風化巖承載力判定。
影響樁底承載力的因素有：結構情況、樁底嵌入岩石深度、岩石單軸抗壓強度。
一般承載力的判定方法是依據巖樣的單軸抗壓強度乘以迴歸係數，換算成岩石單軸飽和抗壓強度標準值。
f＝yfrk
式中f──岩石地基承載力的設計值(kPa)；
y──折減係數；
frk──岩石飽和單軸抗壓強度標準值(kPa)。
上述的式子是規範中判定地基承載力的公式，該公式只反映所取巖樣水化能力與單軸飽和抗壓強度，在單軸抗壓強度相同的情況下，由於岩石圍巖壓力阻礙了樁底岩石的破壞，因此樁嵌入岩石的長度越長，樁底地基承載力越高；在岩石段，對於人工挖孔樁，樁周摩擦阻力非常大，使得岩石對樁的承載力大增強；當然構造上的問題影響更大。
在樁基基底驗收時，樁承載力的判定：
對於人工挖孔樁
應檢查岩石的構造情況。如果岩石裂隙發育較少，岩石完整性好，樁承載力可以取高值；反之取低值。同時還應檢查岩層下面有沒有夾層，發現岩石夾層方法：
１、參考地質勘察報告；
２、用錘擊孔底岩石，如聲脆亮，則沒夾層或夾層下臥很深；
３、在孔底邊岩石層面高位下方，用工具挖小洞探明，如層面高位處下方有軟層，根據岩石走向，說明有下臥軟夾層。
如發現岩石下臥軟夾層，施工時應挖除軟夾層。
永安市紡織廠劍桿車間挖孔樁工程9C樁，筆者下孔檢驗，樁孔已挖入岩石0.6m，但發現岩層很薄，且夾有4～ 10cm厚薄不一的風化物軟土， 該樁底設計承載力2000kPa，筆者要求再往下挖，再進入0.8m左右，後入孔檢查，發現風化物夾層已趨尖滅，並考慮到進入岩石1.4m，樁孔岩石段凹凸不平，樁周摩擦力可達400kPa，因此該樁如混凝土沒有太大缺陷，即使下面有軟夾層也屬封閉體，該樁岩石承載力可達2000kPa以上(岩石單軸抗壓強度標準值達8000kPa)。
而該工程的1A樁，可能是處於構造斷裂帶上，該孔已嵌入岩層7.5m， 可岩石的地基承載力按公式計算只達1500kPa，滿足不了設計地基承載力2000KPa的要求，鑑於該孔已挖入岩石7.5m，考慮岩石圍壓作用與樁周摩擦阻力，只要求作適量孔底擴大，仍判定該樁地基承載力符合設計要求。
鑽孔灌注樁基底承載力判定。
岩石構造只能參照工程地質勘察報告，與鑽進情況(如鑽進基岩時，鑽桿不會異常振動，孔底鑽頭研磨岩石聲音均勻，說明岩石層比較完整，反之，岩石裂隙比較發育)。
要判斷岩石承載力，必須作適量抽芯檢驗，對於沒有取芯的樁孔，依下列幾個方面進行綜合考慮：
１、鄰近孔的取芯情況；
２、泥漿循環返上來的岩屑；
３、鑽進情況；
４、工程地質勘察報告。
對於嵌入岩石比較深的樁，與人工挖孔樁一樣，同樣可以考慮岩石的圍壓作用，但是對於樁周摩擦阻力，則不可過高計算在內。因爲機械成孔大部分靠泥漿護壁，泥漿循環在孔壁岩石上形成一層堅硬潤滑泥皮，由於在樁體與孔壁之間存在這層潤滑泥皮，使得樁在該段岩石的摩擦阻力大大降低，甚至沒有存在，因此在判定鑽孔樁底地基承載力時應着重考慮取上巖樣本身構造情況、力學性能、物理性能、圍壓作用，不宜考慮樁周摩擦力；雖然機械溼孔作業的摩擦樁主要告摩擦力承載，但由於其樁長比較大，整體樁不規則外形，使其具有較大的樁周摩擦力。
㈢樁身混凝土質量判定。
比較準確判斷樁身砼質量的是靜載與抽芯，但是由於靜載、抽芯爲損傷性檢驗，且費用高、時間長，所以常常採用動測法判定樁身混凝土的質量，而動測法具有一定的侷限性，動測結果不能作爲樁基工程竣工的驗收依據，用於普查質量僅供驗收參考。
判斷混凝土質量還要依施工單位素質，掌握施工過程實際情況與施工記錄。主要依據：掌握施工過程情況與施工記錄。
１、審查主要施工人員、施工單位所施工過的工程質量情況。
２、審查施工工藝是否適合於施工的實際情況，採取了什麼質量保證措施。如：挖孔樁水位高、水量大、有沒有采用水下砼配合比與水下導管法灌注，如沒有，依出水量大及澆搗方法，就可推斷混凝土嚴重離析等；鑽孔樁鋼筋籠如沒有設置混凝土保護層墊塊，再檢查一下灌完樁鋼筋籠的位置情況，可推定保護層是否嚴重不足；
３、對施工記錄進行審查，要求施工單位認真做好成孔記錄與灌注記錄，認真分析記錄中出現的機械故障及孔內異常情況、事故等，並進行推斷。比如：在成孔記錄中沒有發現塌孔現象，而樁的充盈係數又大，說明在澆注的過程中有塌孔現象，必然導致樁底沉渣量過多或樁身砼夾砂、夾泥，樁體形成“大肚子”；如果在施工過程中曾發生過堵管事故，撥管後進行二次灌注，就會存在斷樁或夾泥層。但缺陷的嚴重程度還要分析其事故具體處理措施而得知。筆者曾在福州火電廠罐基礎樁施工時，其中的一個樁孔砼灌了一段，因機械出現故障，導管很難拔上來，最後強行拔上，由於底部泥漿很濃，沖洗孔底孔壁會坍塌，泥漿循環渣不能徹底清除，該孔再進行二次灌注肯定出現斷樁，因此該樁孔報廢。如用套管護壁就可以把孔底清洗乾淨，再二次灌砼；
總之，質量監督中樁砼質量的判定，要掌握現場施工實際情況與工藝情況、準確的現場施工記錄，並瞭解施工單位素質，方可比較準確判定砼質量。
綜上所述，砼樁質量監督的關鍵環節在於地基承載力的鑑定，審查砼施工工藝是否合理，掌握樁缺陷的防治措施。這樣才能對砼樁質量進行控制，達到質量監督的目的。
參考文獻:
樁基工程手冊，北京：中國建築工業出版社，1995
作者：不詳