浅析影响钻孔灌注桩质量主要因素

刘会会，田 普

(内蒙古自治区工程建设协会，内蒙古 呼和浩特 010000)

地基基础作为分部分项工程中极为关键的一部分，承载着整个建筑物(构筑物)的重量，发挥着不可替代的作用，尤其是深基础工程中的钻孔灌注桩，因其承载能力大、适用性强等特点，得到了广泛的应用。但在施工活动中，人为意识的误判、现场环境防护的不到位及有针对性施工安全管理措施的缺失，都会造成诸多施工质量隐患，当质量安全隐患积累达到一定数量时，就会大大提高质量事故发生的概率。近年来，钻孔灌注桩工程施工质量事故在建设工程领域质量事故中比例呈上升趋势，伤亡事故也时有发生，造成的经济损失巨大。一般来讲，建筑物地基基础出现严重的质量问题，基本上可以说是不可弥补。工程质量事故惨重的教训和社会影响非常值得我们深思。因此，我们要认真分析总结钻孔灌注桩质量事故的成因，重视与提高施工过程中的质量安全管理意识，才能有针对性地研究和探索一套防范施工事故的方法和措施。

1 钻孔灌注桩质量控制方法的应用

本文运用工程项目管理质量控制方法中的调查表法、排列图法、层次分析法、因果图分析法及其组合，并结合多年的钻孔灌注桩施工质量事故工程实例，对钻孔灌注施工质量成因进行了系统分析。

1.1 采用调查表与排列图法综合分析钻孔灌注桩质量影响因素

笔者通过对2 000根钻孔灌注桩桩身质量完整性检测数据资料的分析和整理，评价可得出如图1所示的桩身质量分布情况饼状图，其中Ⅰ类桩1 400根，占总桩数的70%；Ⅱ类桩500根，占总桩数的25%；Ⅲ类桩60根，占总桩数的3%；Ⅳ类桩40根，占总桩数的2%。

在实际工程中，不允许存在Ⅳ类桩，该类型桩作为报废桩处理，需要依据审定的处理方案重新施工补桩；Ⅲ类桩视工程具体情况会同有关单位协商处理。因为Ⅲ类桩已经影响到桩的承载能力发挥，如不重视会导致严重的质量安全事故，一般遇到此类情况，通过对缺陷桩开挖验证、钻芯取样等直接手段来查明造成质量事故的具体原因，组织相关人员提出处理方案，邀请行业专家等对处理方案的可行性进行论证。

图1 钻孔灌注桩质量缺陷类别统计

对检测、鉴定为Ⅲ、Ⅳ类的钻孔灌注桩进行开挖验证发现，桩身缺陷主要包括严重缩颈、严重离析、夹层、夹泥、断桩及短桩等。根据对90根Ⅲ、Ⅳ类桩开挖、钻芯取样，将试样观察检验结果分析统计后汇总结果见表1。

表1 不合格点频数频率统计

表中5种桩身质量缺陷中，无论是哪一种缺陷对于桩承载力的影响都是致命的，而造成这些缺陷的影响因素复杂多变，目前，现有的检测手段很难对其缺陷类型进行明确的划分，对整个建筑的影响程度及加固处理后的效果也是难以把握，在经济上也是难以承受的，处理不当会严重拖延施工工期。

为了避免或者尽可能减少质量缺陷，需要分析判断造成质量缺陷的原因，将造成质量缺陷的因素逐一寻找出来，并进行整理、分类，然后，对这些分类的影响因素进行细化，直到分解细化为可以落实到能够直接处理的层面。

在对各影响因素进行分析归类前需要对因果分析图中影响质量因素的5大要素，即人、机械、材料、方法、环境进行统计分析，将主要影响因素找出来，然后针对主要影响因素进一步分析。如图2所示，该统计图是笔者在参与90根钻孔灌注桩施工及检测并收集其质量事故统计数据后分析整理所得。

表2 影响钻孔灌注桩质量因素统计

图2 钻孔灌注桩成桩质量因素统计

图3 影响钻孔灌注桩质量因素排列

根据表2和图2绘制出如图3所示的钻孔灌注桩质量因素排列图，通过对该图的观察与分析，可以清楚地看出各因素的影响程度，利用ABC分类法分析确定施工工艺过程、材料、施工机械为A类，测量、施工人员和施工环境为B类，专项施工方案为C类。

1.2 采用层次分析法分析钻孔灌注桩质量影响因素

因为在统计数据时会有一定偏差，所以在考虑影响质量因素时略微保守，将影响钻孔灌注桩成桩质量的主要因素分别确定为施工工艺过程、施工所用材料(主要是钢筋、混凝土)及施工机械，占所有质量影响因素的81%。因此，需要对这3个主要影响因素进一步展开分析研究。其次，应用层次分析法对主要因素划分为目标层、指标层及子指标层进行逐层分解分析。

用因果分析法可以分析造成质量问题的影响因素及其影响关系。但因果分析图对于影响因素的描述只限于定性分析，难以看出影响因素的相对重要程度。此处笔者将因果分析法与层次分析法有机结合，简称为“层因法”，用以确定影响钻孔灌注桩施工质量的重要程度，过程如下。

1.2.1 建立钻孔灌注桩施工测评指标层次结构

根据施工中应重点控制的环节，建立钻孔灌注桩施工测评指标层次结构，如表3所示。

表3 钻孔灌注桩施工测评指标层次结构

1.2.2 构造两两比较矩阵

通过对各影响因素的影响程度进行量化，构造两两比较矩阵，计算每个影响因素的权重。本文在研究过程中邀请了30位从事桩基设计、施工及检测行业的专业人士根据1～9标度法对各项因素的权重进行赋值。所有成员将根据自己对于钻孔灌注桩施工测评指标体系中各指标的理解，在两两对比其重要性程度后分别进行赋值。对各成员的赋值表进行一致性检验，通过检验的数据再进行加权平均计算后得到判断矩阵。

1.2.3 指标层B中各指标Ui对目标层A的影响程度计算

1.2.3.1 对指标层B中的5个指标进行两两评判，得到表4。

表4 判断矩阵U—Ui

1.2.3.2 权重系数的计算。

则权重系数：

W=(0.425 0.098 0.098 0.208 0.171)T

1.2.3.3 最大特征值近似值λmax的计算。

=5.101

1.2.3.4 一致性检验。

=0.022 5<0.10

判断矩阵一致性检验合格。

1.2.4 子指标层C中各指标Uij对B中各指标Ui的影响程度计算

计算过程与指标层B中各指标对目标层A的影响程度计算过程相同。

1.2.4.1 影响成孔质量U1的权重统计表。

表5 判断矩阵U1—U1j

=0.008 3<0.10

判断矩阵一致性检验合格。

1.2.4.2 影响混凝土质量U2的权重统计表。

表6 判断矩阵U2—U2j

=0.030 1<0.10

判断矩阵一致性检验合格。

1.2.4.3 影响钢筋笼U3的权重统计表。

表7 判断矩阵U3—U3j

=0.024 1<0.10

判断矩阵的一致性检验合格。

1.2.4.4 混凝土浇筑过程U4的权重统计表。

表8 判断矩阵U4—U4j

=0.053 0<0.10

判断矩阵的一致性检验合格。

1.2.4.5 施工机械U5的权重统计表。

表9 判断矩阵U5—U5j

=0.015 5<0.10

所以判断矩阵的一致性检验合格。

1.3 采用调查表与排列图法综合分析钻孔灌注桩质量影响因素

根据上述层次分析法计算结果，绘制出重要度因果分析图，见图4。

图4 重要度因果分析

据图4可以看出，影响钻孔灌注桩施工质量最主要的因素是成孔质量，其权重最大，为0.425，考核成孔质量的指标包括：桩位中心偏差、沉渣厚度、垂直度、孔深及孔径偏差，其权重分别为0.377、0.297、0.153、0.088、0.084。这些指标往往随着地质情况的复杂程度而变化，由于成孔过程中存在不可预见性，其可控性差，应引起足够的重视，是重点控制的因素。

其次为混凝土浇筑过程的质量控制，其权重为0.208，是决定钻孔灌注桩质量优劣的最后一道工序，桩身的大部分缺陷是在浇筑过程中形成的，应重点进行控制；施工机械、钢筋笼、混凝土质量权重分别为0.171、0.098、0.098，这三大类影响因素权重相对较小，控制难度也相对较小，可以在前期采取措施进行有效控制。

2 结束语

工程质量事故的发生必有其规律可循，钻孔灌注桩质量事故尤为如此。要从施工过程质量管理环节上查找原因，只有通过运用科学质量控制方法对钻孔灌注桩的质量影响因素进行系统的分析，并针对分析得出的主要影响因素提出相应的质量控制措施，才能降低质量安全事故的发生概率，从而保证钻孔灌注桩在施工过程中的质量得到有效控制，同时也提高了施工现场质量安全管理水平。