韋正峰（上海宏波工程咨詢(xún)管理有限公司，上海 201700）

多年來(lái)，灌注樁施工工藝取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于建筑、交通、水利和市政工程中，但灌注樁的施工工藝具有很強(qiáng)的過(guò)程管理性，涉及較多的工序及環(huán)節(jié)，如成孔、清孔、鋼筋籠的制作與安裝、混凝土的調(diào)配/澆筑/養(yǎng)護(hù)等。由于各施工環(huán)節(jié)都容易受到地質(zhì)環(huán)境和地下水的影響，極有可能產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，繼而影響樁身質(zhì)量和工程本體質(zhì)量。筆者參與的某水利橋梁工程基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，就出現(xiàn)了部分樁的混凝土試塊強(qiáng)度檢測(cè)不合格、實(shí)體質(zhì)量取芯檢測(cè)取芯不成形、芯樣強(qiáng)度不合格等問(wèn)題。為此，筆者對(duì)此次灌注樁質(zhì)量問(wèn)題的處理過(guò)程進(jìn)行總結(jié)分析，以期對(duì)今后類(lèi)似工程的質(zhì)量管理具有借鑒作用。

1 工程概況

某新開(kāi)河道其上新建一座3跨的橋梁，橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，灌注樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為水下 C30，樁的直徑均為 Φ800 mm，共 20 根。其中：橋墩 10 根，樁長(zhǎng) 29 m；橋臺(tái) 10 根，樁長(zhǎng) 31 m。橋墩樁底標(biāo)高－28.5 m，樁頂標(biāo)高 ＋0.5 m；橋臺(tái)樁底標(biāo)高－27.9 m，樁頂標(biāo)高 3.1 m。

地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，擬建橋梁處地質(zhì)自上而下依次為：第 ①1層雜填土、第 ②3層黏質(zhì)粉土、第 ③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、第 ⑤ 層黏土、第 ⑥ 層粉質(zhì)黏土、第 ⑧1層粉質(zhì)黏土夾砂質(zhì)粉土和第 ⑧2層粉砂夾粉質(zhì)黏土。勘察各勘探孔未遇暗浜，但勘探孔之間有一定距離，相鄰勘探孔之間的盲區(qū)可能有暗浜分布。

2 質(zhì)量問(wèn)題描述

橋梁灌注樁完成后 28 d，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)單位檢測(cè)，橋梁東側(cè)橋墩 Q11 號(hào)灌注樁和 Q14 號(hào)灌注樁混凝土試塊抗壓強(qiáng)度代表值分別為 33.7 MPa 和 32.4 MPa。根據(jù)《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》的規(guī)定：“混凝土試件強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度提高一級(jí)”，檢測(cè)判斷此兩根樁試塊強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水下 C30 強(qiáng)度。檢測(cè)中心對(duì)試塊強(qiáng)度不合格的 Q11 號(hào)樁和 Q14 號(hào)樁進(jìn)行鉆芯取樣，并進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，其中 Q11 號(hào)樁芯樣不成形、取芯失??；Q14 號(hào)樁芯樣連續(xù)完整、表面光滑，強(qiáng)度代表值為 22.7 MPa，兩樁依舊不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)中心對(duì)東側(cè)橋墩的鄰近 Q12 號(hào)樁（設(shè)計(jì)樁長(zhǎng) 29 m）進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，取芯深度為 11.80 m（芯樣連續(xù)性差，11.80 m 以下取芯失?。?，發(fā)現(xiàn)樁頂以下0～11 m 中，0～1 m、4 m～5 m、5 m～6 m 處芯樣較完整，其余部分連續(xù)性較差，芯樣破損嚴(yán)重，樁基也不符合設(shè)計(jì)要求。

對(duì) 20 根灌注樁進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，結(jié)果顯示：13 根是Ⅰ類(lèi)樁（無(wú)任何缺陷，樁身結(jié)構(gòu)完整）、7 根為Ⅱ類(lèi)樁（有輕度缺陷，但不影響或基本不影響原設(shè)計(jì)的樁身結(jié)構(gòu)承載力）。樁基動(dòng)測(cè)報(bào)告，如表 1 所示。

表1 樁基動(dòng)測(cè)報(bào)告

從表 1 中看出，Ⅱ類(lèi)樁集中于西側(cè)橋臺(tái)和東側(cè)橋墩，其中西側(cè)橋臺(tái) 5 根樁中，Ⅱ類(lèi)樁 3 根，占比 60%；東側(cè)橋墩 5 根樁中，Ⅱ類(lèi)樁 4 根，占比 80%。Ⅱ類(lèi)樁分布，如圖1 所示。

圖1 Ⅱ類(lèi)樁分布圖

3 質(zhì)量問(wèn)題原因分析

本工程灌注樁采用正循環(huán)成孔清孔方式施工。影響灌注樁施工質(zhì)量的因素較多，其中，造成混凝土強(qiáng)度不合格的主要因素有混凝土配合比、混凝土養(yǎng)護(hù)、混凝土離析和混凝土夾泥等，影響樁體完整性的主要因素有地質(zhì)條件和地下障礙物的影響及相鄰樁施工及施工過(guò)程中施工工藝的控制不到位等。以下結(jié)合本工程施工過(guò)程的質(zhì)量管理情況，具體分析質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因。

3.1 配合比方面

本工程灌注樁采用商品混凝土，混凝土強(qiáng)度為水下C30。配合比由廠家確定（見(jiàn)表 2）。

表2 灌注樁混凝土配合比

灌注樁試塊為現(xiàn)場(chǎng)制作，標(biāo)樣室養(yǎng)護(hù)。20 根灌注樁混凝土試塊中，由 2 根樁試塊強(qiáng)度不合格，7 根樁的標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度值在 115% 以?xún)?nèi)。

根據(jù) JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《規(guī)程》”），除配制 C15 及其以下強(qiáng)度等級(jí)的混凝土外，在控制最大水膠比條件下，鋼筋混凝土最小膠凝材料用量為 280 kg/m3；當(dāng)最大水膠比 ≤0.45 時(shí)，最小膠凝材料用量應(yīng)達(dá)到 330 kg/m3（見(jiàn)表 3）。

表3 混凝土的最小膠凝材料用量

在 JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《規(guī)范》”）中，各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土除規(guī)定最大水膠比、最大膠凝材料用量外，還有最小水泥用量的規(guī)定（見(jiàn)表 4）。

表4 混凝土的最大水膠比和膠凝材料用量

根據(jù)《規(guī)程》《規(guī)范》的膠凝材料和水泥用量的對(duì)比分析結(jié)果：水膠比越大，混凝土強(qiáng)度越小，原因在于水灰比越大，水泥的空隙越多，與骨料的粘結(jié)越小，混凝土的強(qiáng)度也就越低；反之，水灰比越小，混凝土強(qiáng)度越高。根據(jù)《規(guī)范》的要求，C35 混凝土最大水膠比為 0.50，水泥最小用量為 300 kg/m3。本工程水下 C30 混凝土等效水膠比為 0.44，水泥用量?jī)H為 212 kg/m3，水泥用量相對(duì)較低。

3.2 地質(zhì)環(huán)境影響

對(duì)鉆孔灌注樁施工造成不利影響的地質(zhì)主要有砂土、粉土和含有軟弱夾層的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。這些不良地質(zhì)自穩(wěn)能力差，容易造成坍孔，不容易形成穩(wěn)定護(hù)壁。地質(zhì)勘查資料顯示，本工程橋梁處地質(zhì)是以黏質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和黏土為主，其中不良地質(zhì)有黏質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。另外，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員反映，在本工程圍護(hù)施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)流砂較為嚴(yán)重。本工程Ⅱ類(lèi)樁缺陷所在標(biāo)高正好與黏質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層所在位置相吻合。

3.3 障礙物未清理

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員反映，在東側(cè)橋墩樁施工過(guò)程中碰到一根廢棄的管道（具體管道情況不詳），樁基施工過(guò)程中未作清除處理。此管道的存在，使護(hù)壁泥漿流失，極有可能引起灌注樁坍孔，造成混凝土夾泥和混凝土離析等問(wèn)題。

3.4 施工過(guò)程因素

在施工過(guò)程中，泥漿的性能、鋼護(hù)筒的質(zhì)量、鋼筋籠的下放、混凝土澆筑的連續(xù)性、相鄰樁的施工等，都會(huì)造成鉆孔坍塌、樁體夾砂夾泥和斷樁等現(xiàn)象。

（1）泥漿的性能關(guān)系到成孔質(zhì)量的優(yōu)劣。好的泥漿具有合適的密度和黏度，能將鉆孔內(nèi)不同土層中的孔隙填補(bǔ)密實(shí)，形成一層致密透水性很低的泥皮護(hù)壁，有助于維護(hù)孔壁的穩(wěn)定性。同時(shí)，泥漿還起到冷卻鉆具、將鉆頭破碎的巖土屑帶出鉆孔、保證鉆頭成孔工作正常連續(xù)的作用。本工程采用原土造漿，注入孔內(nèi)及二清后的泥漿密度正常保持在 1.15，黏度保持在 22 s，以滿(mǎn)足規(guī)范要求。

（2）鉆孔灌注樁施工鋼護(hù)筒厚度一般在 6 mm～12 mm 之間，本工程護(hù)筒壁厚僅為 1.5 mm，加工好后放置在場(chǎng)地上，由于強(qiáng)度低，多數(shù)已變形。這樣的護(hù)筒埋置后，極易引起灌注樁縮徑。同時(shí)，因?yàn)樽o(hù)筒強(qiáng)度低，造成護(hù)筒四周填土難以密實(shí)，護(hù)筒底部滲漏水至孔內(nèi)，又易造成孔壁坍方和夾泥等事故。

（3）鉆孔樁混凝土灌注的總原則是要快，要連續(xù)灌注，一氣呵成。灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土已接近初凝，形成硬殼，而且隨著時(shí)間增加，泥漿中殘?jiān)鼘⒉粩喑恋?，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注困難，易引發(fā)樁身質(zhì)量缺陷。通過(guò)檢查本工程施工記錄和監(jiān)理旁站記錄，本工程灌注樁混凝土供應(yīng)及時(shí)，混凝土澆筑順利，不存在混凝土灌注不連續(xù)的現(xiàn)象。

（4）鉆孔灌注樁施工，鋼筋籠安裝是一個(gè)重要的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員反映，有幾根缺陷樁在鋼筋籠吊裝進(jìn)孔口時(shí)，鋼筋垂直度控制不到位，當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，有強(qiáng)壓下放現(xiàn)象，可能會(huì)碰撞孔壁，造成坍孔。

（5）相鄰樁位的樁施工對(duì)樁身質(zhì)量的影響。根據(jù)《規(guī)程》的規(guī)定，在混凝土剛灌注完畢的鄰樁旁成孔時(shí)，其安全距離不應(yīng)小于 4 倍樁徑，或最少間隔時(shí)間不少于 36 h，否則后續(xù)樁的施工可能會(huì)影響到上一根樁的質(zhì)量。本工程相鄰灌注樁中心間距為 2 000 mm，施工采用跳樁法作業(yè)，即先后施工的兩樁相距至少 4 000 mm，大于 4 倍樁徑 3 200 mm，同時(shí)施工考慮間隔時(shí)間，滿(mǎn)足了《規(guī)范》的要求。

4 缺陷樁基礎(chǔ)的處理方案

（1）西側(cè)橋臺(tái)樁基檢測(cè)雖有 3 根樁為Ⅱ類(lèi)樁，但所有樁混凝土試塊強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可以不作加固處理。

（2）東側(cè)橋墩共有 4 根Ⅱ類(lèi)樁，其中還有 2 根樁混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，為保證使用安全，在 Q12 樁和 Q14 號(hào)樁的兩側(cè)各補(bǔ)1根直徑為 Φ600 mm、強(qiáng)度為水下C30 的鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，灌注樁樁長(zhǎng)為 29 m，底高程與原直徑 Φ800 mm 鉆孔灌注樁一致，如圖 2 所示。

圖2 東側(cè)橋墩補(bǔ)樁樁位示意圖

（3）芯孔填注：采用 H-60 高強(qiáng)灌漿料對(duì)取了芯樣的灌注樁自鉆芯孔孔底向上進(jìn)行封堵灌漿填實(shí)。

5 處理過(guò)程的質(zhì)量控制

根據(jù)對(duì)該工程灌注樁質(zhì)量問(wèn)題的分析結(jié)果，對(duì)新補(bǔ)灌注樁采取了如下質(zhì)量控制措施。

（1）按規(guī)范要求，重新設(shè)計(jì)混凝土配合比。重新設(shè)計(jì)混凝土的配合比，增加了混凝土中水泥的摻量。在實(shí)際施工時(shí)，施工項(xiàng)目部采用了強(qiáng)度等級(jí)為水下 C35 的混凝土，等效水膠比 0.40，增加水泥摻量至 248 kg/m3。為了控制混凝土質(zhì)量，生產(chǎn)前監(jiān)理單位和施工單位還專(zhuān)門(mén)去生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)交底，生產(chǎn)時(shí)并派監(jiān)理到廠家跟蹤監(jiān)督。

（2）控制混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸和澆筑時(shí)間。在對(duì)生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)交底時(shí)，根據(jù)廠家提供的配合比報(bào)告中的初凝時(shí)間，要求廠家充分考慮運(yùn)輸過(guò)程中的影響性因素，盡量選擇路途短、路況好的運(yùn)輸線路，在接到工地混凝土澆筑時(shí)間的通知后，控制好混凝土的拌和出料時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間，確保混凝土在初凝前運(yùn)到工地進(jìn)行灌注。在施工現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格控制混凝土灌注前各道工序的施工質(zhì)量，如鋼筋籠安放時(shí)不得擦碰孔壁和做好二次清孔工作等，做到混凝土灌注一氣呵成。

（3）加強(qiáng)護(hù)筒制作安裝的質(zhì)量控制。施工實(shí)踐表明，護(hù)筒制作安裝質(zhì)量對(duì)預(yù)防坍孔，保證混凝土澆筑質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。補(bǔ)樁時(shí)，施工單位采用了厚度為 6 mm 的鋼板護(hù)筒，護(hù)筒埋設(shè)深度超過(guò)雜填土埋深，護(hù)筒底口埋入原土深度 0.5 m，并在埋置時(shí)對(duì)護(hù)筒四周進(jìn)行分層夯實(shí)。同時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)保證護(hù)筒內(nèi)液面高出地下水位，避免因孔壁坍方而影響混凝土的澆筑質(zhì)量。

6 體會(huì)與建議

本工程橋梁灌注樁問(wèn)題已妥善解決，后補(bǔ)的4根樁經(jīng)成孔檢測(cè)和混凝土試塊抗壓強(qiáng)度檢測(cè)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；樁身動(dòng)測(cè)完整連續(xù)，4 根樁均為Ⅰ類(lèi)樁；樁基承載力均符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目的質(zhì)量問(wèn)題分析和處理，筆者有以下體會(huì)與建議。

（1）鉆孔灌注樁施工受地質(zhì)及水文條件的影響很大。施工前應(yīng)充分調(diào)研地質(zhì)情況，清除地下障礙物，這是保證灌注樁施工質(zhì)量的前提。

（2）不同專(zhuān)業(yè)、不同工況條件下對(duì)混凝土配合比的要求不同。如《規(guī)程》針對(duì)的是一般工況條件下的混凝土，只規(guī)定了混凝土的最小膠凝材料用量，未對(duì)水泥摻量作具體要求；而《規(guī)范》除了對(duì)膠凝材料用量有所規(guī)定以外，還對(duì)最小水泥用量提出了相應(yīng)要求。因此，施工中應(yīng)根據(jù)專(zhuān)業(yè)特性適當(dāng)參考選用《規(guī)程》或《規(guī)范》中相應(yīng)的條款。

（3）灌注樁為地下隱蔽工程，施工工序較多，施工期間若控制不當(dāng)，極易造成質(zhì)量缺陷或質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行修復(fù)及返工處理不僅費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)，而且難度也很大。因此，每道工序必須嚴(yán)格按照《規(guī)范》《規(guī)程》進(jìn)行施工操作和質(zhì)量控制，以免發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題。