翟明海

【摘要】本文通过某工程预应力管桩和冲孔灌注桩基础检测后发现的质量问题的实例，分析问题产生的原因并提出相应的若干预防措施

【关键词】桩基础；质量问题；原因分析；预防措施

1 工程概况

××市某高层建筑为一层地下室，地上二层裙楼及3栋主楼27层，主楼采用钻孔灌注桩，附楼采用预应力管桩。

《岩土工程详细勘察报告》显示：该场地土层从上到下主要为素填土（约2.2m）、淤泥和淤泥质土、强风化或微风化花岗岩层，岩层上部局部有约2.6m的粉质粘土层，部分强风化岩层较薄或无过渡层，淤泥质土直接卧在中-微风化岩层上面。场地淤泥层厚，基岩埋藏较浅，中-微风化花岗岩风化层面起伏较大，坡度一般为3°～12°，最大坡度达20°～25°，如图1所示。

该工程先施工预应力管桩基础353根，再施工冲孔灌注桩基础397根。施工完成后先对预应力管桩基础采用高应变法进行检测，结果承载力达不到设计要求，复打后再检测仍达不到设计要求。随将预应力管桩作废，全部改为冲孔灌注桩基础，桩基础顺利完成施工。经五方责任主体商定采用声波透射法和钻芯法作桩基检测，检测结果显示部分桩存在桩底持力层为强风化花岗岩，不符合设计要求，部分桩桩身存在混凝土缺陷明显、混凝土强度低于设计要求等问题。并且随着土方开挖的进展发现部分桩桩身倾斜严重、缩径等问题。经研究决定：本工程主楼桩基全数进行钻芯法检测，不合格桩进行重新补桩的处理方案。

检测完成后，该工程经设计修改需补桩179根，经采用声波透射法和钻芯法检测，目前检测的128根均达到设计要求。

2 原因分析

2.1 预应力管桩达不到承载力设计值的原因

该工程施工的φ500预应力管桩，单桩承载力特征值为2300kN，设计要求的最大检测荷载为4600kN，在进行首次高应变检测5根后发现，检测各桩桩身完整性均为I类，但动测极限承载力为1084kN～3004kN，均达不到设计要求，仅为设计要求的23%～65%。经五方责任主体研究协商后决定对该批桩复打后再重新进行检测，复打后部分桩断桩，再检测5根桩仍达不到设计要求。原因有：

广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T 15-22-2008第1.0.5条规定：“4 非岩溶地区基岩以上的覆盖层为淤泥等松软土层，其下直接为中风化岩层或微风化岩层；或中风化岩面上只有较薄的强风化岩层”的地质条件“不宜采用或慎用管桩”。该建设场地基岩起伏较大，部分强风化岩层较薄或无过渡层，淤泥质土直接卧于微风化岩层面上，采用管桩基础不符合DBJ/T 15-22-2008规定。而且本工程先进行预应力管桩施工，再进行冲孔灌注桩施工，地基土层以淤泥层为主，钻孔桩施工时不可避免地会对已施工管桩产生影响。再综合考虑后续基坑开挖可能带来的不利因素，该批管桩质量难以保证，因此笔者曾建议该批管桩作废，用灌注桩代替，这一建议立即得到了有关责任主体的支持实施。

2.2 冲孔灌注桩出现质量问题的原因

本工程冲孔灌注桩直径为750～2000mm，全部施工完成后分批进行声波检测和钻芯法检测，陆续发现部分桩存在桩底持力层不符合设计要求、桩身混凝土存在明显质量缺陷、混凝土强度低于设计要求等问题。同时随着土方开挖，还发现部分桩桩身严重倾斜、缩径等问题。监督员及时制止土方开挖工程并召开质量分析处理会议，最终将开挖中发现桩身倾斜严重、缩颈的桩55根全部按废桩处理。其余桩扩大检测，将检测方案调整为：每栋主楼单独划分为一个检验批，裙楼划分为两个检验批，共五个检验批。主楼采用100%钻芯法和100%超声波检测，以保证主楼的安全。裙楼仍按10%钻芯法和100%超声波检测。采用钻芯法检测的结果如下：

检测桩数 桩底持力层不符合设计要求根数 桩身混凝土强度不符合设计要求根数 桩身完整性为III、IV类桩根数

241 19 41 12

占检测桩数的百分率 7.9% 17.0% 5.0%

2.2.1 桩底持力层不符合设计要求的原因分析

（1）持力层岩面起伏较大，未按勘察报告建议加密勘察网点，坡度大处出现了桩底部分在强风化岩层、部分在中风化岩层的情况。如750#桩桩端岩层A孔23.00～23.80m为强风化花岗岩，23.80～26.10m为中风化花岗岩，B孔为中风化花岗岩。

（2）由于地基情况复杂，未采取超前钻工艺，导致部分桩端持力层未真正达到中风化层，而持力层中存在强风化夹层或者孤石。如533#桩桩端岩层A孔6.80～7.90m为中风化花岗岩，7.90～8.20m为强风化花岗岩，8.20～10.80m为中风化花岗岩；B孔6.85～7.30m为中风化花岗岩，7.30～7.80m为强风化花岗岩，7.80～8.40m为中风化花岗岩。

（3）持力层岩性鉴别工作不规范，现场管理人员对岩性判别不准确，未及时通知勘察单位人员到场进行鉴别，也没有按要求留置岩样以便分析。不符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002第5.6.2条“……嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告”和《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008第6.3.13條第7款“进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500mm和桩端持力层每钻进100～300mm时，应清孔取样一次，并应做记录”的规定要求。

（4）另外，该工程基坑西面和西北角开挖时，当开挖至基础底板垫层底部约3m深，突然出现基坑搅拌桩支护结构失稳滑动，导致部分灌注桩桩身倾斜严重。距离基坑壁最近的一排桩直径为750和1000两种，桩位偏差值大多在0.5m以上，最大桩位偏差值为3.38m，倾斜角大于45°，几乎倾倒。如果桩端按照设计要求嵌入中风化岩层一倍直径以上的话，即使基坑出现局部失稳，桩的倾斜也不会如此严重。这也从另外一个角度证实了部分桩端嵌岩深度不足或未嵌岩。

2.2.2 桩身完整性缺陷及混凝土强度达不到设计要求的原因分析

该批工程桩抽芯检测完整性主要以芯样局部蜂窝情况来判断，局部蜂窝严重的判断为III、IV类桩，桩身混凝土强度达不到设计C35要求，混凝土芯样抗压强度代表值在14.3～34.8MPa之间。主要原因为：

（1）由于混凝土供应不及时等导致水下混凝土灌注没有连续进行，间隔一段时间后，隔水层凝固，形成硬壳，后续混凝土无法下灌，只好拔出导管，一旦泥浆进入管内必然形成断桩。如用增大管内混凝土压力等办法冲破隔水层，破碎的老隔水层混凝土必将残留在桩身中，造成桩身局部混凝土低劣。

（2）施工时水下浇筑混凝土，导管插入混凝土深度不足，无法将水分或泥浆挤压出去，或者混凝土浇捣高度不足，上部浮浆较厚。如412#桩，从上而下四个芯样代表值分别为14.3MPa、49.0MPa、39.7MPa、57.8MPa，上部强度明显过低。

（3）桩身完整性较差，混凝土芯样局部有缺陷，蜂窝严重，也会影响到混凝土芯样抗压强度达不到设计要求。如519#桩即为此类现象，完整性判断为III类。

3 预防措施

3.1 设计方面：本工程是较为典型的大厚度软土直接卧于岩层上面的地质情况，对此广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》有明确的规定不宜采用或慎用管桩。不应一味的追求经济效益或时间而冒险采用管桩基础设计，极易出现管桩承载力达不到设计要求或者沉降不均匀等情况。

3.2 勘察方面：灌注桩的持力层鉴定应由勘察单位按要求到场进行并留置岩样，对地质条件较为复杂的场地，还应采取超前钻的方法先行探明桩位的地质情况，防止出现持力层有软弱夹层、或孤石等达不到设计要求的情况。

3.3 施工方面：需采取措施防止清孔不到位、混凝土灌注过程中导管中混凝土高度不足无法挤出沉渣、拔管过快、混凝土浇筑高度不足、浮浆过厚、缩径等现象。

3.3.1清孔不到位，桩底沉渣量过大的防治措施：

（1）认真检查，采用正确的测绳与测锤。

（2）一次清孔后不符合要求的应采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。

（3）在下完鋼筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。

3.3.2断桩与夹泥层、桩顶浮浆过厚的防治措施：

（1）尽可能提高混凝土浇筑速度：①开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，保证导管埋深大于1m，以便浇筑时产生极大的冲击力克服泥浆阻力，挤出沉渣；②快速连续浇筑，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。

（2）严格遵守操作规程，提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，导管埋深必须保持在2～6m，上提导管时不能一次提升过高，以防导管进泥浆形成断桩。

（3）浇筑水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。

（4）混凝土灌至桩顶设计标高后继续上灌500～1000mm，以确保桩顶混凝土的质量。

3.3.3缩径的防治措施：

（1）成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

（2）成孔完成，在桩底沉渣满足要求后，应立即浇筑混凝土。

4 结语

桩基础工程出现质量问题处理费时费钱，对建设工程的工期和投资产生较大的影响，需要建设各方慎重对待。特别是对勘察、设计、施工规范和施工工艺标准的有关规定，不予执行必将付出沉重的代价。

参考文献：

（1）广东省标准《锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程》DBJ/T 15-22-2008

（2）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002

（3）《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008

（4）李柏铨·《混凝土灌注桩质量控制要点浅析》·《建筑时报》·2005年