某工程樁基礎問題原因分析及預防措施

翟明海

【摘要】本文通過某工程預應力管樁和沖孔灌注樁基礎檢測后發現的質量問題的實例，分析問題產生的原因并提出相應的若干預防措施

【關鍵詞】樁基礎；質量問題；原因分析；預防措施

1 工程概況

××市某高層建筑為一層地下室，地上二層裙樓及3棟主樓27層，主樓采用鉆孔灌注樁，附樓采用預應力管樁。

《巖土工程詳細勘察報告》顯示：該場地土層從上到下主要為素填土（約2.2m）、淤泥和淤泥質土、強風化或微風化花崗巖層，巖層上部局部有約2.6m的粉質粘土層，部分強風化巖層較薄或無過渡層，淤泥質土直接臥在中-微風化巖層上面。場地淤泥層厚，基巖埋藏較淺，中-微風化花崗巖風化層面起伏較大，坡度一般為3°～12°，最大坡度達20°～25°，如圖1所示。

該工程先施工預應力管樁基礎353根，再施工沖孔灌注樁基礎397根。施工完成后先對預應力管樁基礎采用高應變法進行檢測，結果承載力達不到設計要求，復打后再檢測仍達不到設計要求。隨將預應力管樁作廢，全部改為沖孔灌注樁基礎，樁基礎順利完成施工。經五方責任主體商定采用聲波透射法和鉆芯法作樁基檢測，檢測結果顯示部分樁存在樁底持力層為強風化花崗巖，不符合設計要求，部分樁樁身存在混凝土缺陷明顯、混凝土強度低于設計要求等問題。并且隨著土方開挖的進展發現部分樁樁身傾斜嚴重、縮徑等問題。經研究決定：本工程主樓樁基全數進行鉆芯法檢測，不合格樁進行重新補樁的處理方案。

檢測完成后，該工程經設計修改需補樁179根，經采用聲波透射法和鉆芯法檢測，目前檢測的128根均達到設計要求。

2 原因分析

2.1 預應力管樁達不到承載力設計值的原因

該工程施工的φ500預應力管樁，單樁承載力特征值為2300kN，設計要求的最大檢測荷載為4600kN，在進行首次高應變檢測5根后發現，檢測各樁樁身完整性均為I類，但動測極限承載力為1084kN～3004kN，均達不到設計要求，僅為設計要求的23%～65%。經五方責任主體研究協商后決定對該批樁復打后再重新進行檢測，復打后部分樁斷樁，再檢測5根樁仍達不到設計要求。原因有：

廣東省標準《錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T 15-22-2008第1.0.5條規定：“4 非巖溶地區基巖以上的覆蓋層為淤泥等松軟土層，其下直接為中風化巖層或微風化巖層；或中風化巖面上只有較薄的強風化巖層”的地質條件“不宜采用或慎用管樁”。該建設場地基巖起伏較大，部分強風化巖層較薄或無過渡層，淤泥質土直接臥于微風化巖層面上，采用管樁基礎不符合DBJ/T 15-22-2008規定。而且本工程先進行預應力管樁施工，再進行沖孔灌注樁施工，地基土層以淤泥層為主，鉆孔樁施工時不可避免地會對已施工管樁產生影響。再綜合考慮后續基坑開挖可能帶來的不利因素，該批管樁質量難以保證，因此筆者曾建議該批管樁作廢，用灌注樁代替，這一建議立即得到了有關責任主體的支持實施。

2.2 沖孔灌注樁出現質量問題的原因

本工程沖孔灌注樁直徑為750～2000mm，全部施工完成后分批進行聲波檢測和鉆芯法檢測，陸續發現部分樁存在樁底持力層不符合設計要求、樁身混凝土存在明顯質量缺陷、混凝土強度低于設計要求等問題。同時隨著土方開挖，還發現部分樁樁身嚴重傾斜、縮徑等問題。監督員及時制止土方開挖工程并召開質量分析處理會議，最終將開挖中發現樁身傾斜嚴重、縮頸的樁55根全部按廢樁處理。其余樁擴大檢測，將檢測方案調整為：每棟主樓單獨劃分為一個檢驗批，裙樓劃分為兩個檢驗批，共五個檢驗批。主樓采用100%鉆芯法和100%超聲波檢測，以保證主樓的安全。裙樓仍按10%鉆芯法和100%超聲波檢測。采用鉆芯法檢測的結果如下：

檢測樁數 樁底持力層不符合設計要求根數 樁身混凝土強度不符合設計要求根數 樁身完整性為III、IV類樁根數

241 19 41 12

占檢測樁數的百分率 7.9% 17.0% 5.0%

2.2.1 樁底持力層不符合設計要求的原因分析

（1）持力層巖面起伏較大，未按勘察報告建議加密勘察網點，坡度大處出現了樁底部分在強風化巖層、部分在中風化巖層的情況。如750#樁樁端巖層A孔23.00～23.80m為強風化花崗巖，23.80～26.10m為中風化花崗巖，B孔為中風化花崗巖。

（2）由于地基情況復雜，未采取超前鉆工藝，導致部分樁端持力層未真正達到中風化層，而持力層中存在強風化夾層或者孤石。如533#樁樁端巖層A孔6.80～7.90m為中風化花崗巖，7.90～8.20m為強風化花崗巖，8.20～10.80m為中風化花崗巖；B孔6.85～7.30m為中風化花崗巖，7.30～7.80m為強風化花崗巖，7.80～8.40m為中風化花崗巖。

（3）持力層巖性鑒別工作不規范，現場管理人員對巖性判別不準確，未及時通知勘察單位人員到場進行鑒別，也沒有按要求留置巖樣以便分析。不符合《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB 50202-2002第5.6.2條“……嵌巖樁必須有樁端持力層的巖性報告”和《建筑樁基技術規范》JGJ 94-2008第6.3.13條第7款“進入基巖后，非樁端持力層每鉆進300～500mm和樁端持力層每鉆進100～300mm時，應清孔取樣一次，并應做記錄”的規定要求。

（4）另外，該工程基坑西面和西北角開挖時，當開挖至基礎底板墊層底部約3m深，突然出現基坑攪拌樁支護結構失穩滑動，導致部分灌注樁樁身傾斜嚴重。距離基坑壁最近的一排樁直徑為750和1000兩種，樁位偏差值大多在0.5m以上，最大樁位偏差值為3.38m，傾斜角大于45°，幾乎傾倒。如果樁端按照設計要求嵌入中風化巖層一倍直徑以上的話，即使基坑出現局部失穩，樁的傾斜也不會如此嚴重。這也從另外一個角度證實了部分樁端嵌巖深度不足或未嵌巖。

2.2.2 樁身完整性缺陷及混凝土強度達不到設計要求的原因分析

該批工程樁抽芯檢測完整性主要以芯樣局部蜂窩情況來判斷，局部蜂窩嚴重的判斷為III、IV類樁，樁身混凝土強度達不到設計C35要求，混凝土芯樣抗壓強度代表值在14.3～34.8MPa之間。主要原因為：

（1）由于混凝土供應不及時等導致水下混凝土灌注沒有連續進行，間隔一段時間后，隔水層凝固，形成硬殼，后續混凝土無法下灌，只好拔出導管，一旦泥漿進入管內必然形成斷樁。如用增大管內混凝土壓力等辦法沖破隔水層，破碎的老隔水層混凝土必將殘留在樁身中，造成樁身局部混凝土低劣。

（2）施工時水下澆筑混凝土，導管插入混凝土深度不足，無法將水分或泥漿擠壓出去，或者混凝土澆搗高度不足，上部浮漿較厚。如412#樁，從上而下四個芯樣代表值分別為14.3MPa、49.0MPa、39.7MPa、57.8MPa，上部強度明顯過低。

（3）樁身完整性較差，混凝土芯樣局部有缺陷，蜂窩嚴重，也會影響到混凝土芯樣抗壓強度達不到設計要求。如519#樁即為此類現象，完整性判斷為III類。

3 預防措施

3.1 設計方面：本工程是較為典型的大厚度軟土直接臥于巖層上面的地質情況，對此廣東省標準《錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規程》有明確的規定不宜采用或慎用管樁。不應一味的追求經濟效益或時間而冒險采用管樁基礎設計，極易出現管樁承載力達不到設計要求或者沉降不均勻等情況。

3.2 勘察方面：灌注樁的持力層鑒定應由勘察單位按要求到場進行并留置巖樣，對地質條件較為復雜的場地，還應采取超前鉆的方法先行探明樁位的地質情況，防止出現持力層有軟弱夾層、或孤石等達不到設計要求的情況。

3.3 施工方面：需采取措施防止清孔不到位、混凝土灌注過程中導管中混凝土高度不足無法擠出沉渣、拔管過快、混凝土澆筑高度不足、浮漿過厚、縮徑等現象。

3.3.1清孔不到位，樁底沉渣量過大的防治措施：

（1）認真檢查，采用正確的測繩與測錘。

（2）一次清孔后不符合要求的應采取措施：如改善泥漿性能，延長清孔時間等進行清孔。

（3）在下完鋼筋籠后，再檢查沉渣量，如沉渣量超過規范要求，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，在導管下完后，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：及時有效保證樁底干凈。

3.3.2斷樁與夾泥層、樁頂浮漿過厚的防治措施：

（1）盡可能提高混凝土澆筑速度：①開始澆混凝土時盡量積累大量混凝土，保證導管埋深大于1m，以便澆筑時產生極大的沖擊力克服泥漿阻力，擠出沉渣；②快速連續澆筑，使混凝土和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞。

（2）嚴格遵守操作規程，提升導管要準確可靠，灌注混凝土過程中隨時測量導管埋深，導管埋深必須保持在2～6m，上提導管時不能一次提升過高，以防導管進泥漿形成斷樁。

（3）澆筑水下混凝土前檢查導管是否漏水、彎曲等缺陷，發現問題要及時更換。

（4）混凝土灌至樁頂設計標高后繼續上灌500～1000mm，以確保樁頂混凝土的質量。

3.3.3縮徑的防治措施：

（1）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，采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。

（2）成孔完成，在樁底沉渣滿足要求后，應立即澆筑混凝土。

4 結語

樁基礎工程出現質量問題處理費時費錢，對建設工程的工期和投資產生較大的影響，需要建設各方慎重對待。特別是對勘察、設計、施工規范和施工工藝標準的有關規定，不予執行必將付出沉重的代價。

參考文獻：

（1）廣東省標準《錘擊式預應力混凝土管樁基礎技術規程》DBJ/T 15-22-2008

（2）《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB 50202-2002

（3）《建筑樁基技術規范》JGJ 94-2008

（4）李柏銓·《混凝土灌注樁質量控制要點淺析》·《建筑時報》·2005年