某工程基桩质量缺陷成因分析

2016-03-21CauseAnalysisofQualityDefectsofFoundationPileinProject

重庆建筑 2016年2期

关键词：基桩质量检测

Cause Analysis of Quality Defects of Foundation Pile in A Project

肖保怀，付烨，刘锐锋

（重庆市建筑科学研究院，重庆　400015）

某工程基桩质量缺陷成因分析

Cause Analysis of Quality Defects of Foundation Pile in A Project

肖保怀，付烨，刘锐锋

（重庆市建筑科学研究院，重庆400015）

摘要：该文介绍了某住宅楼的人工挖孔桩混凝土浇筑完成后，在剔除桩头浮浆过程中发现桩头浮浆层过厚、混凝土不凝结的质量问题，为此对基桩桩身混凝土质量进行了钻芯法和成像检测，根据检测数据对基桩混凝土质量缺陷的成因进行了分析，其工程经验可供有关人员参考。

关键词：基桩；混凝土离析；质量检测；钻芯检测；成像检测；抗压强度检测

Abstract：After the concrete cast-in-place of the manual hole digging pile of a residential building, the quality problems of excessive heavy floating slurry and uncondensed concrete in pile ends occur when eliminating the floating slurry, so the core drilling method and imaging test are adopted to detect the concrete quality of the foundation pile, and the causes obtained by detecting data of concrete quality defects are analyzed for reference.

Keywords：foundation pile；concrete segregation；quality detecting；core drilling test；imaging test；compressive strength

0　前言

某工程为点式住宅，建筑面积约2万m2，地下3层，地上32层。抗震设防烈度为6度，抗震设防类别为丙类。结构形式为剪力墙结构，剪力墙抗震等级为三级。地基基础设计等级为甲级，地基持力层为中风化泥岩，基础为人工挖孔桩基础，桩基混凝土设计强度等级为C30，采用预拌泵送混凝土，细骨料为特细砂与机制砂复合而成的混合砂。

桩基混凝土浇筑时间为夏季，混凝土浇筑完成后，施工单位在剔除该批基桩其中的44#桩桩顶混凝土浮浆时，发现浮浆明显偏厚，剔至桩顶下3m范围，也未见粗骨料，桩身上部混凝土基本上全是砂浆，从桩顶下3～5m范围剔出的混凝土仅可见少量的粗骨料，而桩顶5m以下剔出的混凝土基本上为砂、石混合料，水泥浆很少，无强度，桩身混凝土分层、离析现象严重。

发现44#桩分层、离析现象后，在质检站的介入下，参建各方及混凝土生产方及时召开了质量事故现场分析会，分析基桩质量缺陷产生的原因。由于参建各方对基桩质量缺陷的成因无法达成一致意见，由施工单位委托某检测机构对44#桩周围的其他桩进行检测鉴定，明确该基桩质量缺陷的成因，并根据鉴定结果采取相应处理措施。

1　基桩混凝土质量检测

针对44#桩桩身混凝土严重分层，且桩下部混凝土基本无强度的状况，决定采用钻芯法对44#桩周围的其他桩桩身混凝土质量进行检测。钻芯法是检测钻孔、人工挖孔等现浇混凝土灌注桩成桩质量的一种有效手段，可直观检测桩身混凝土质量情况，如桩身混凝土胶结状况、有无气孔、松散或断桩等，桩身混凝土强度是否符合设计要求，桩底沉渣厚度、桩端持力层的岩土性状及施工桩长等［1］。

采用XP数字彩色全景钻孔电视对钻芯孔孔壁混凝土进行水下拍摄，通过孔壁成像展开图观察桩身混凝土质量。

1.1基桩桩身混凝土钻芯检测

44#桩周围的32#、36#、45#、46#、47#桩，桩径均小于1.2m，且是对桩身质量进行验证检测，故每根桩的钻孔数量定为一个［1］。采用单动双管钻具在距桩中心10～15cm的位置开孔，对32#、36#、45#、46#、47#共五根桩钻取混凝土芯样。

从钻取的5根桩桩身混凝土芯样外观发现，芯样混凝土存在严重缺陷，主要分为两种情况：

第一种情况为钻芯机钻过桩顶浮浆层后，不能取出混凝土芯样，只能钻取出少量松散的粗骨料。如36#桩，设计桩长为5.45m，在桩上部1.5m范围内，能取出较完整的混凝土芯样，但芯样全为水泥砂浆，未见粗骨料，靠近桩顶的芯样基本为水泥净浆，细骨料很少；桩顶下1.5m后，取芯机下钻困难，难以取出完整混凝土芯样，只能取出少量松散的粗骨料。典型芯样见图1。

图1　 36#桩桩身混凝土芯样

第二种情况为钻芯机钻过桩顶浮浆层后，可取出芯样，但芯样骨料分布不均匀，芯样表面粗糙，均呈短柱状，局部区域混凝土芯样松散，如32#、45#、46#、47#桩。典型芯样见图2。

图2　 45#桩桩身混凝土芯样

1.2基桩钻芯后孔洞内壁成像检测

采用XP数字彩色全景钻孔电视对32#、36#、45#、46#、47#桩所钻混凝土芯样后形成的混凝土孔壁进行水中拍摄，观察孔壁混凝土质量状况。桩顶至以下1.6m的孔洞内壁成像后展开图见图3。

图3　 32#、36#、45#、46#、47#桩混凝土钻芯孔上部孔壁成像展开图

36#桩钻孔孔壁成像展开图清晰可见，桩顶至1.0m范围内混凝土中无粗骨料，细骨料也很少，基本为净浆聚积，桩顶下1.0～1.6m范围内为特细砂砂浆，较大的机制砂颗粒很少，无粗骨料。

32#、45#、46#、47#桩钻孔孔壁成像展开图可见桩顶部特细砂砂浆层；桩顶以下0.2～1.6m范围内明显可见机制砂颗粒，仅有少量的粗骨料。

通过钻孔孔壁成像展开图，可明显发现桩身混凝土分层现象严重。

1.3桩身混凝土抗压强度检测

按《建筑基桩检测技术规范》[1]JGJ106-2014中钻芯法检测芯样试件抗压强度试验方法，在芯样外观较完整的46#、47#桩桩身混凝土芯样中，分别取桩上部与下部各两组混凝土芯样进行混凝土抗压强度检测，取一组3块试件强度值的平均值作为该组混凝土芯样试件抗压强度检测值，取同一受检桩不同深度位置的混凝土芯样试件抗压强度检测值中的最小值，作为该桩混凝土芯样试件强度检测值［1］。

46#、47#桩桩身混凝土芯样试件抗压强度检测值分别为27.3MPa、28.4MPa，检测结果表明，即使是外观较完整的芯样，混凝土强度也达不到设计C30的强度等级要求。

1.4相关资料及混凝土浇筑时现场情况调查

调查施工方、混凝土供应单位、监理单位提供的相关技术资料如下。

（1）施工方提供的混凝土原材料及配合比检测报告，结论为混凝土所用原材料满足相关标准、规范要求，混凝土配合比设计满足《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011要求；施工方提供的混凝土标养及同条件养护试块抗压强度检测报告，结论为混凝土抗压强度满足设计强度等级要求。

（2）混凝土供应单位提供的开盘鉴定记录、生产搅拌微机记录资料表明混凝土坍落度满足设计要求，生产无异常；提供的混凝土出厂留盘标准养护试件抗压强度满足设计强度等级要求。

（3）查阅了监理方的旁站监理记录、监理日志，旁站监理记录对混凝土浇筑当天的记录显示，混凝土浇筑前监理发现了部分桩孔底部有积水，要求将水抽干净再浇混凝土，但旁站监理记录及施工记录均未见相关处理记录。

据混凝土浇筑施工人员及现场监理介绍，当天混凝土运抵施工现场时，混凝土拌合物观感流动性大，但浇筑前未进行混凝土拌合物坍落度测试；在浇筑混凝土时，将软管放在基桩孔口，直接将混凝土浇入桩孔中，而没有采取其他措施。

2　桩身混凝土质量缺陷原因分析

该工程32#、36#、44#、45#、53#桩桩身存在混凝土骨料分布不均匀、分层明显的质量缺陷，尤其是36#、44#桩特别严重，桩身上部混凝土浆料富集，而桩身下部分混凝土松散、无强度。桩身混凝土质量缺陷表现为：混凝土组成材料中的固体颗粒按其粒径大小，从上至下呈规律性分布，细粉颗粒聚集在桩身上部，集料（砂、石）聚集在桩身下部，质量缺陷表现为典型的混凝土离析特征（混凝土的离析是指混凝土拌合物组成材料之间的粘聚力不足以抵抗集料下沉，混凝土拌合物成分相互分离，造成内部组成不均匀的现象。通常表现为粗集料与砂浆相互分离，或者粗集料从拌合物中整体分离出来）。因此，导致桩身混凝土质量缺陷的原因是混凝土严重离析。

预拌混凝土供应方及施工方提供的混凝土质量证明文件表明：预拌混凝土拌合物出厂检验合格，预拌混凝土交货检验强度合格[1]，但浇筑时，预拌混凝土在较高处直接倾落桩孔底部，混凝土拌合物自身坍落度偏大，且在高处下落至桩底时，混凝土拌合物在自身冲击作用下，砂、石会沉入混凝土拌合物的下部，拌合物浆料富积于混凝土拌合物上部，致混凝土离析；如果桩底部有积水时，混凝土拌合物从高处直接倾落入桩底部的水中时，具有较大的冲击作用，落入水中时被水冲洗，大颗粒的砂、石最先从混凝土拌合物中分离沉入底部，混凝土浆体与水混合后浮于砂、石上部，随着混凝土拌合物不断的倾落，混凝土拌合物被不断地冲洗，砂、石不断地向下聚积，混凝土浆料的体积也越来越大，浆料在桩孔中的厚度也就不断增加，集中在桩身混凝土上部，从而导致混凝土骨料分布不均匀，分层现象严重；由于桩身下部混凝土主要为砂、石堆积物，水泥浆料缺失，故基本无强度，而桩孔底部的积水与混凝土拌合物混合后，增大了原混凝土的水灰比，导致混凝土强度降低，因此，即使是较完整的混凝土芯样，其强度也达不到设计C30的混凝土强度等级。