基于岩土工程检测质量问题的诱因探析

沈园园

广西壮族自治区建筑工程质量检测中心有限公司

1 引言

岩土工程检测过程中遇到的质量问题比较多，也十分复杂，受工程地质环境、实验操作方法、技术的先进性和精度等因数影响较大，分析难度大。笔者认为将遇到的工程质量问题予以分析、总结、研究是十分必要的，通过对诱因的明确探析为以后出现的工程问题提供借鉴是十分宝贵的工程资料。本文从工程地质因数、试验方法问题、计算理论理解、先进技术方面等做了详尽的案例探析。

2 泥岩地层下混凝土灌注桩问题

某泥岩地层采用干成孔混凝土灌注桩，由于土质均匀，无地下水，成孔质量好。同时经查阅地勘资料及现场泥岩取样试验对比，勘察报告提的试验参数合理，设计计算也未存在问题，但是经单桩静载荷试验发现承载力不满足设计要求，比设计的极限值降低了50%～80%

经分析排查发现，导致承载力达不到设计要求的原因是在地勘阶段未对勘察孔进行封孔，从而导致泥岩长期受到钻孔水的浸泡，导致桩端和桩侧泥岩软化，端阻和侧阻大大降低。这是典型的对泥岩特性认识不足，不重视的。因此，泥岩地层不论在勘察阶段还是在施工阶段都要对水的影响予以重视并采取相应措施。最后将桩基础改为刚性桩复合地基，大大降低了桩的作用，并对桩间土做了天然地基载荷试验，从而解决了问题。这种将达不到承载力要求的基桩作为增强体按复合地基来设计的方法值得借鉴，可以减少损失。

3 扩底灌注桩的常见问题

在工程实践当中时常遇到人工挖孔桩或旋挖成孔扩底灌注桩[1]承载力检测不满足设计要求。分析其主要原因是施工单位对扩底灌注桩的受力机理认识不清楚，从而施工时不予重视。扩底灌注桩其承载力的主要贡献来自扩大头，一旦扩底未处理好或施工不正确很大概率导致承载力不满足要求[2]。

以桩径800mm的扩底灌注桩为例，从800mm扩大到1000mm，端阻力将会比原来提高1.5倍左右，可见未设置扩底的危害性（如图1a所示）。旋挖成孔扩底灌注桩施工难度大，如图1b所示施工单位采取逐渐扩大桩径的方法，殊不知该方法虽然达到扩底的目的但是侧摩阻力由于在桩基向下位移脱离土体而失效。

图1

目前检测成孔质量的方法已经很成熟，对于成孔质量检测应予以重视，这样能有效地避免基桩扩底问题、成孔八字形带来的承载力问题。

4 天然地基承载力确定问题

天然地基承载力原位测试方法中浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验对于检测人员来说并不陌生，但是往往存在概念认识不清，导致的为设计提供的承载力不合理。提供的承载力是否需要修正、深层平板载荷试验是否做到了深层载荷等[3]。

某工程设计单位反馈检测单位提供的地基承载力与地勘提供的结果差距较大。经现场踏勘发现，深层平板不深层，虽然深度达到标高，但是压板四周留有2倍的板宽临空面，不能反映桩周土对承载力的提高作用，根据太沙基地基极限承载力理论这一部分超载作用对承载力的贡献是很大的，但是由于检测人员对岩土知识的不了解而往往被忽略，应该严格按照规定的试验条件执行，否则将会导致测试基本是浅层平板试验的结果，失去了检测目的从而导致设计不经济合理。

5 多桩复合与多桩型复合压板面积确定

在平常的试验检测过程中检测单位一般会采用单桩复合地基的试验方法，利用置换率容易计算压板面，且吨位事宜便于操作。对多桩复合与多桩型复合[4]压板方案采用不多，容易混淆概念。

图2

多桩复合地基载荷试验实际是单桩复合的压板扩大，桩型只有一种，压板面积按实际桩数所承担的面积确定即可，压板面为：

式中：

Ap——基桩的面积；

Ae——每根桩的等效处理面积；

n——多桩复合的数量。

多桩型复合地基载荷试验与多桩复合地基载荷试验则有较大的差别，一般为两种桩型复合，从多桩型复合地基计算公式可以看出，两种桩型置换的是同一面积，因此取重复单元体重任意一种桩型数量所承担的面积确定即可，举例正方形布桩压板面为：

式中：

Api——任意一种桩型基桩的面积；

Ae——重复单元体的面积；

n——任意一种桩型基桩的数量。

6 管桩常见承载力影响因数

随着预应力管桩承载能力的提高、施工工艺的改进、成桩速度快等特点，预应力管桩的应用越来越广泛，但是预应力管桩的成桩还是受到地质条件的影响较大，在检测过程中也经常遇到承载力不满足要求的情况出现。

通过大量的工程实践经验总结，承载力达不到要求主要有如下几个方面的原因：①未按休止时间恢复土体扰动就开始载荷试验，对灵敏度较高的土体影响较大，据统计时间效应可使桩的承载力比初始状态提高40%～400%。②施工工艺的影响，目前管桩施工都要求桩头设置管靴，然而有些施工单位为了方便成桩在现场施工时不放，殊不知这将形成土塞效应，使桩端承载力降低。另外由于地质条件的影响，管桩引孔也比较普遍，引孔会导致孔壁应力松弛，桩端土可能相处非原状土，从而导致侧阻力和端阻力有所降低，类似于大直径灌注桩要乘一个尺寸效应系数来修正方妥，工程试验表明引孔有时会导致管桩承载力降低，位移很难达到稳定。③其他如施工顺序的影响导致的浮桩、超静孔隙水压力导致的浮桩、管内进水软化桩端泥岩层等导致的承载力降低。

7 强夯置换法地基承载力检测优化

强夯置换法地基承载力的计算分为软黏土和饱和粉土地基中强夯置换复合地基承载力fspk，根据复合地基承载力计算是否考虑桩间土的承载力贡献来判定试验方法，不考虑桩间土的承载力贡献可仅采用“单墩静载荷试验”，这样可以优化检测方案且偏于保守，考虑桩间土的承载力贡献按复合地基静载荷试验即可。

8 垫层载荷试验的误区

目前地基基础设计一般尽量采用天然地基，以达到降低成本、加快工期的目的。但是由于天然地基的不均匀性，多存在局部土质较差达不到承载力的要求，为了节省成本业主往往不愿意换填处理或采用其他地基处理方法，有时简单的处理方式可能是错误的。

某项目采用设置一定厚度的垫层以达到应力扩散的目的，并且邀请了检测单位进行压板试验，试验结果满足承载力要求，但是在建设过程中仍然出现了承载力不足的情况。究其原因，局部垫层承载力检测满足要求不能代表筏板或基础承载力满足要求[2]，犯了概念性错误，同一性质的垫层扩散角是一样的，1m2的压板扩散后的承载力如果满足要求，10m2的筏板或基础扩散力度较小，可能就不满足要求了。

9 无地下水的地下室同样要抗浮

基坑回填一般图纸都会对回填土的压实度提出较高要求，但是经常有很多单位对这一块不够重视，一是对其目的认识不足，觉得无关紧要；二是一般受空间限制处理难度和费用高；三是认为岩土层不存在地下水或采取了止水措施地下水不会进入到地下室范围。其实没有想到大盆套小盆的原理，当大盆放有水后小盆就会飘起来，如果基坑四周不按要求回填土，就可能在施工过程中降雨的作用下雨水倒灌导致地下室上浮，这种案例时有出现。

10 新技术新方法在常见问题中的应用

在工程检测过程还有很多需要解决的问题，可喜的是近几年地基检测工作者们一直在不停地探索，这些新技术新方法的应用能够解决很多疑难问题。

磁测井法[5]测试钢筋笼长度，该法可以有效地验证钢筋混凝土灌注桩及管桩钢筋笼的长度。

管波法[6]用于测试基桩完整性、全面测试桩端岩层的完整性，可有效地弥补钻芯法检测桩端持力层的以偏概全的不足。

超声探头或机械探头成孔质量检测，该法可以做到对灌注桩、地下连续墙成孔或成槽质量事前控制。钻孔轨迹检测，该法可以检测桩基抽芯孔、管桩孔垂直度、终孔位置及路径，形成三维图做到事后检测。

上述新技术新方法的应用还不普及，值得学习和推广。

11 结语

（1）工程地质问题对工程质量的影响占的权重比较大，尤其对一些特殊地质条件下的质量控制，处理方法是否妥当特别重要。

（2）试验方法的准确操作、检测方案的正确制定以及相关理论的理解也是十分重要的，否则差之毫厘谬以千里，会导致误判和严重的工程质量事故。

（3）岩土工程检测还有许多需要探索和研究的问题，创新检测手段，提高检测精度和扩大检测范围是十分必要的。