某工程基桩施工质量问题分析及处理

刘 军,原力智,徐 磊

(湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

某工程基桩施工质量问题分析及处理

刘 军,原力智,徐 磊

(湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034)

介绍某超高层项目基桩通过动测和钻芯查验等综合检测手段,发现部分基桩存在施工质量问题,并进行原因分析,采取补桩措施后达到要求。其检测方法为类似工程的桩基质量检测提供借鉴。

嵌岩桩;低应变;钻芯;质量问题;应对措施

钻孔灌注桩特别是嵌岩灌注桩以其承载力高、抗震性好等优点被广泛应用于高层、超高层工程项目中,然而,单桩承载力高的工程桩其风险也高,无论桩身或桩端的质量问题均将严重影响桩的承载力,特别是在施工中因采用的工艺、工序、管理等不当问题,往往会造成较大的质量事故。笔者就此简介武汉市汉阳区某超高层建设项目中基桩低应变检测异常,从而发现该项目工程基桩存在较大质量问题并进行了原因分析,采取补桩措施后达到要求的工程实例。

1 工程概况

该工程1#楼楼高50层,设计采用钻(冲)孔灌注桩,总桩数151根,有效桩长15～18 m,设计桩径1 000 mm,单桩竖向承载力特征值Ra=7 600 kN,桩端持力层为第⑤层微风化石灰岩。

2 1#楼工程地质概况

① 填土(Qml):松散,层厚0.5～3.2 m;

⑤ 石灰岩(P):浅灰—青灰色,微风化,厚层状构造,裂隙较发育,岩芯呈柱状、短柱状,fa=10 000 kPa。

3 桩的低应变、钻芯检测情况

先期对该栋楼151根工程桩进行了低应变检测,对检测波形综合分析后发现大部分波形异常,主要特征为桩底段存在正向反射峰,根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106—2014)第8.4.6条之规定:对于嵌岩桩,桩底时域反射信号为单一反射波且与锤击脉冲信号同向时,应采取钻芯法、静载试验或高应变法核验桩端嵌岩情况[1]。据此,检测单位从异常波形中挑选一批有代表性的桩进行了钻芯检测,以验证该栋楼基桩嵌岩情况及成桩质量。

低应变检测波形见图1。

图1 1#楼部分基桩低应变检测波形Fig.1 Detecting waveform of low strain of some foundation piles about No.1 building

以上检测波形相对应桩钻芯照片见图2。

4 施工质量问题的认定及后续处理

现场钻芯检测结果证明:9#、60#、61#、64#、77#、78#桩桩端以下均存在厚度不等的桩底沉渣(主要成分为细砂),厚度范围0.3～2.8 m。由于本次钻芯检测是从低应变波形异常中挑选有代表性的桩,另通过了解前期基桩施工状况等诸多信息,综合汇总分析,可以基本判定该栋楼与此类似波形的桩桩端部位都存在明显缺陷,该栋楼基桩施工存在重大质量问题(桩底沉渣厚度严重超标)。

在随后由武汉市建筑业协会建设质量管理工作委员会组织的技术咨询会上,与会专家在听取设计、监理、施工、检测等单位的情况介绍和查阅相关技术资料后进行讨论,认可检测单位出具的正式检测结论(151根工程桩,其中85根Ⅲ类桩、11根Ⅳ类桩)。一致认为该栋楼较大部分工程桩存在严重的质量问题。

鉴于该栋楼工程桩单桩竖向承载力特征值Ra=7 600 kN,需要由桩身混凝土强度达到设计要求和桩身完整,以及桩端嵌入持力层(微风化石灰岩)的质量作保证的。由于该栋楼工程桩设计有效桩长较短,普遍在15～18 m左右,承载力主要以端承力为主,一旦出现沉渣过厚问题,单桩承载力将大幅度下降。依据检测单位的检测结果及报告,专家组书面建议设计单位对Ⅲ、Ⅳ类桩进行补桩处理。补桩桩型、桩径、持力层及承载力等宜采取与原工程桩设计相同的原则设计。

在后期的2#、3#楼基桩检测中均发现存在与1#楼类似的质量问题(桩底沉渣厚度严重超标)。由于2#、3#楼上部结构均为超高层(54层),工程桩单桩竖向承载力特征值均为Ra=7 600 kN,为保证上部结构安全,杜绝质量隐患,按专家组意见,2#、3#楼所有被判定为Ⅲ、Ⅳ类的工程桩均须按原工程桩设计要求进行补桩处理。

经过为期一年左右的补桩施工和补桩后期检测,该项目1#、2#、3#楼补桩各项检测均满足规范和设计要求,顺利通过验收。目前该项目3栋楼上部结构均竣工验收并已安全投入使用。

图3 1#楼部分补桩低应变检测波形Fig.3 Detecting waveform of low strain of some supplementary piles about No.1 building

对比原工程桩和补桩的低应变检测波形,可以发现两者存在明显区别:持力层同为微风化石灰岩,但在桩端附近的反射峰前者为同相,后者为反相(反相峰为桩身混凝土嵌岩时桩波阻抗发生变化而引起)。这正是嵌岩桩低应变典型的、正常的桩端信号[2]。

现场补桩钻芯检测结果证明:混凝土土芯样均完整,施工申报桩长与钻芯桩长均相符,桩底沉渣均<50 mm,桩端持力层均为微风化石灰岩。

图4 1#楼部分补桩钻芯芯样Fig.4 Core-drilling samples of some supplementary piles about No.1 building

5 质量问题原因分析

该项目基桩施工质量出现的重大问题不仅延误了项目建设工期,也给施工单位造成较大的经济损失,作为检测工作者一方面要在日常检测工作中及时发现问题,杜绝漏判、误判,也要及时认真进行质量追溯,找到施工问题的原因,才能全面充实检测素质和能力,为日后的检测工作提供优质的服务和业务指导咨询,确保工程的质量和安全。

通过前期调查与分析,出现施工质量问题主要由以下几个方面引起:

(1) 由于场区地质情况自上而下以粉砂、粉细砂为主,施工采用回转+冲击工艺,在入岩前阶段的施工均呈不稳定状态,极易发生坍塌和钻渣沉淀。出于工时和成本考虑,施工单位大部分桩施工时采用原土造浆稳定孔壁,而不是依靠黄土和膨润土造浆,使得泥浆综合性能指标处于不合理的范围。这就必然起不到稳定孔壁和排除钻渣的作用,致使砂和钻渣不能完全被清除而滞留在泥浆中使得桩底沉渣加厚。

(2) 在整个施工过程中,二次清孔与混凝土浇筑的工序衔接不紧凑。二次清孔完成后由于混凝土来料不及时,造成泥浆中砂及钻渣沉淀后又产生沉渣。

(3) 由于场区设计持力层内富含溶洞,溶洞为全充填或半充填的不稳定状态,混凝土浇筑完毕后使得填充物性状发生变化,可能造成溶洞与孔底或孔侧存在连通裂隙,混凝土灌注后,其作为粘结料的水泥浆因裂隙存在而发生流失,造成混凝土离析。

6 桩底沉渣厚度超标预防应对措施

该项目补桩各项检测结果优良率达到98%以上,通过了解,施工单位在补桩阶段施工主要采取以下几点措施以预防桩底沉渣过厚情况:

(1) 桩孔成孔后的一次清空孔深必须达到设计钻进深度,在清孔未满足规范要求的情况下(规范要求:孔底500 mm以内的泥浆相对密度应<1.25,含砂率≤8%,黏度≤28S),不得终孔验收进行下一道工序。桩孔的验收与钢筋笼的制安必须及时跟进,二次清空测量沉渣厚度必须<50 mm,测量手感必须在坚硬岩石之上。

(2) 二次清孔的泥浆比重必须控制在1.20～1.30之间,二次清孔前应往泥浆循环池内补充新拌制的优质泥浆,使清孔所用的泥浆比重保持在1.15～1.25之间,确保孔底沉渣清理干净。

(3) 混凝土灌注必须及时,终孔后2 h内必须灌注混凝土,超过2.5 h的孔必须重新清孔。二次清孔的验收工作必须在砼运输到现场后进行,验收合格才能浇注。

(4) 对于存在溶洞和裂隙发育的孔,应回填碎石和黄土反复冲击形成稳定的孔壁;对于大的溶洞,在成孔前先压注水泥浆或砂浆填充再冲击成孔,避免孔壁坍塌造成孔底沉渣超标问题[3]。

7 结束语

通过简介上述项目基桩施工质量问题的工程实例,针对近几年建筑项目高层及超高层建筑基桩设计普遍采用嵌岩桩,本文的目的是为基桩检测人员提供某种借鉴:如何综合运用各种检测手段及时发现嵌岩桩基桩施工中的质量问题及通过所掌握的施工工艺、状态等情况对检测结果综合作出准确的判断,确保建筑工程项目基础质量和安全。

[1] 中国建筑科学研究院.建筑基桩检测技术规范:JGJ 106—2014[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[2] 陈凡,徐天平,陈久照,等.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3] 徐攸在.桩的动测新技术[M].第二版.北京:中国建筑工业出版社,2002.

(责任编辑：李雯)

Analysis and Treatment of Construction Quality of Foundation Piles in A Project

LIU Jun,YUAN Lizhi,XU Lei

(HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034 )

This paper introduces some comprehensive testing methods of foundation piles in the high-rise project,like dynamic testing and drilled-cores examined testing.It is found that some foundation piles have construction quality problems.In view of the above situation,this paper analyzes the reasons and takes measures to make the piles to meet the requirement.The test methods provide the reference for the similar engineering quality problems of foundation piles.

rock-socketed pile; low strain; core-drilling; quality problem; countermeasures

TU753.3; TU473.1+6

A

1671-1211(2017)05-0598-03

2017-05-31;改回日期2017-06-21

刘军(1970-),男,工程师,土木工程(岩土工程)专业,从事地基基础检测工作等。E-mail:2366950687@qq.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170831.1514.004.html数字出版日期2017-08-31 15:14

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.019