摘 要 :本文简要地揭露了混凝土灌注桩施工中桩身浅层缺陷的成因机理、浅层缺陷的识别方法和治理措施,为严格控制混凝土灌注桩工程的施工质量,提高混凝土灌注桩的施工水平提供了有益的帮助。
关 键 词 :混凝土灌注桩;浅层缺陷;成因;识别;治理。
混凝土灌注桩的浅层缺陷通常是指桩顶下3—5米深度范围内桩身砼结构完整性或桩体强度存在的缺陷。浅层缺陷是混凝土灌注桩工程中的一种常见病、多发病,是引发桩基工程事故的重要原因,应引起人们足够的重视。通过桩身结构完整性检测,将桩身混凝土的浅层缺陷充分暴露,针对缺陷特征,采取相应的治理措施,是控制混凝土灌注桩工程施工质量、确保上部建筑物结构安全的有较手段。
1 浅层缺陷成分析
建筑场地的地层条件和桩身施工的特殊工艺,决定了混凝土灌注桩易形成浅层缺陷。从地
层沉积规律而言:愈接近自然地面,地层沉积年代愈近,土层结构愈松散。直接位于地表的土层,由于受人类活动作用,形成了一层土体结构松散、均质性差、含较多腐植质、植物根、根孔与虫孔的松散填土或耕植土。这是桩基施工时,地面土体容易坍落、桩顶混凝土含较多杂质、截面容易变化,诱发桩身浅部缺陷形成的根本原因。混凝土灌注桩的特殊施工工艺,如施工过程中的质量控制不当,很容易产生以下现象:
1.1 桩身施工时,由于桩身上部混凝土下落时的冲击较小,所受混凝土柱的自重压力也
小。因此,桩身上部混凝土的密实性通常较差,产生缺陷的机主通常较高。
1.2 桩身施工过程中,混凝土在桩孔中自下而上抬升,由于杂质及浮浆的比重较轻,会随着混凝土柱上升推至桩的顶部。当超灌量不能足以将含有杂质的浆液全部液出地面时,会产生桩身浅部混凝土强度偏低、空洞、夹泥及无石子现象等缺陷。甚至出现二次补灌混凝土的浆液与原桩身混凝土隔离,呈现浅部断桩现象。
1.3 桩长较短配筋深度过浅,或钢筋笼未按规范规定穿透软弱层伸入下部较硬土层时,容易产生笼底位置处桩身混凝土的水平向裂缝或断裂。有时断裂部位间隙较大,直接影响了桩的竖向承载力。尤其当桩的间距较小、桩的分布密度较大时,桩身混凝土的断裂现象尤为明显,增加桩的配筋长度对减轻笼底断桩现象有明显的作用。桩基施工时应避免钢筋笼沉落,使桩体不能与承台直接连接,也容易使桩身在素混凝土段的底部出现水平向断裂。
1.4 混凝土级配不合理和易性差,搅拌点离施工桩过远使混凝土在运输过程中离析,拨管时钢筋笼受阻(钢筋笼尺寸过大或变形)引起混凝土瞬时拒落现象等。诸如此类现象,都会引起桩身的浅部缺陷。
1.5 钻孔灌注桩施工时护筒埋设不当,会引起护筒底中渗水漏浆现象,导致桩体在护筒底部位置产生缺陷。在桥梁灌注桩施工中,此类现象时有发生。
1.6 底夯扩混凝土灌注桩施工时,当持力层埋深圳特区较浅(3—5m),尤其当持力层强度较高、桩间距较小或布桩密度较大时,夯扩头施工会引起地表严重隆起,致使邻近桩体在钢筋笼底部位置或桩身变截面的颈部位置被拉断。例如,昆山市某工程设计桩长4.6米,为φ337直径的二次端夯扩灌注桩,在检测的199根桩中,有96根桩在2.4—2.6米深处出现水平向贯通裂缝,51根出现水平裂缝。分别为检测桩数的34.7%与25.6%。
1.7 破多余桩段混凝土时,采用大铁锤水平向锤击桩头,会引起桩身混凝土浅部的水平向断裂。尤其当桩的浇筑龄期较长时,水平向锤击会引起桩身混凝土浅部更严重的断裂,影响深度较深,地面桩身东倒西歪,时常在第一断位下出现第二断位,应引起人们的高度重视。
1.8 淤泥或淤泥质土层中如施工的锤击或震动沉管灌注桩,如拨管速度过快,桩身浅部易产生混凝土离析、缩颈、夹土或断裂现象。锤击沉管灌注桩当拨管至一定高度后,拨管速度已难控制,上述缺陷更易形成。
1.9 桩基施工顺序不当,如同一承台基础,未在同一天连续浇灌施工;或基桩分布过密,虽采取了跳打施工,但跳打的间隔时间太短, 尚不足7—10天,邻近桩施工时,受桩周土的挤压与抬升作用,桩身被拉断。
1.10施工中由于突发事件(停电、机械故障、混凝土供应中断等)出现的混凝土浇注的
间断现象,会引起桩身混凝土在某一断面出现施工缝,甚至被土夹断。
桩身施工中的上述种种现象,都是诱发混凝土灌注桩浅部缺陷的因素。由于浅部缺陷的部
位,往往是建筑轴向荷载与水平荷载最大的位置,桩身在竖向荷载或水平荷载
作用下,道德在浅部缺陷位置破坏,使基桩丧失承载能力。
2、浅层缺陷的识别
浅层缺陷的主要识别手段,是采用反射波法或通过开挖验证手段,查清桩基工程的浅层缺陷。目前,反射波法检测基桩结构完整性的理论基础是一维波动理论:将混凝土桩视为截面不变的均质杆件,即桩的长度远远大于桩身直径,入射波长大于桩的直径,认为桩身混凝土是连续的并具有足够强度。这一理论奠定了对桩顶的竖向敲击引起的质点振动,在远