大直径旋挖钻孔水下灌注桩质量问题分析与处理

刘召宇 廖煜

通过工程实例，运用低应变、钻芯法等方法检测大直径旋挖钻孔水下灌注桩存在的典型质量问题，从经济、合理、安全的角度，宏观上提出修改地基基础设计文件的处理方案，达到工程实际要求，为解决类似工程问题提供参考。

大直径； 水下灌注桩； 钻芯法； 质量问题； 处理方案

TU473.1+4 B

［定稿日期］2022-03-03

［作者简介］刘召宇（1991—），男，硕士，工程师，研究方向为建筑工程、岩土工程；廖煜（1994—），男，本科，工程师，研究方向为岩土工程。

21世纪以来，随着国家对基础设施建设大力投入，工程建设范围不断拓展，工程质量也放在了相当的位置，尤其是对地基基础等隐秘性工程的检测，更是至关重要。我国面积广袤，各地工程建设情况不一，所面临的新问题也是层出不穷、各不相同。当前，有关水下混凝土灌注桩施工技术［1］、灌注桩桩身缺陷的检测［2-4］、桩基质量事故分析与处理［5-6］等研究主要讨论单桩检测、缺陷、分析、处理等，对大面积缺陷桩的问题讨论涉入较浅。基于上述成果，本文探讨了大面积缺陷桩的检测及合理利用方案，解决了大量废桩再利用的问题，其研究成果可为桩基工程实践提供有益帮助。

1 工程概况

该工程位于四川丘陵地区，原位置为20世纪50年代成型的鱼塘，抽检软土厚度为1.1～2.6 m。建筑面积为2 869.7 m2，地上一层，无地下室，层高10 m，主体采用钢结构形式。清淤回填后，采用机械旋挖钻孔水下灌注嵌岩桩基础，桩基设计等级为丙级，共57根桩，采用泥浆护壁成孔，桩端持力层为中等风化泥岩。桩身采用C25混凝土，水下灌注成桩，灌注桩信息详见表1，实际桩长为8～12 m不等。

2 工程地质概况

根据工程地质勘查报告，在该工程勘探深度范围内的地层主要由素填土、耕植土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、强风化泥岩、中风化泥岩组成，地层分类描述如下。

素填土：黄褐色—褐灰色，松散—稍密，稍湿。主要由粉质黏土、泥岩块石组成，局部含少量植物根茎。层厚0.40～4.50 m。

淤泥质粉质黏土：软塑，无摇振反应，稍有光泽、干强度中等、韧性中等，含大量铁锰质氧化物，裂隙较发育。位于池塘周边，层厚1.00～7.50m。

可塑粉质黏土：黄褐色—褐灰色，可塑，无摇振反应，稍有光泽、干强度中等、韧性中等，含大量铁锰质氧化物，裂隙较发育。场地内局部分布。层厚0.90～12.0 m。

强风化泥岩：紫红—棕红色，主要矿物成分为黏土矿物，少量石膏、钙芒硝和灰绿色物质，风化裂隙发育，岩芯呈碎块状，手捏易碎，遇水易软化，机械开挖较不易。层厚0.50～8.0 m。

中等风化泥岩：紫红—棕红色，主要矿物成分为黏土矿物，泥状结构，风化裂隙发育一般，岩芯呈短柱状，岩石质量指标RQD值75～90，敲击声脆，用手难以折断，机械开挖难，本次勘察未揭穿。

3 桩基施工流程

旋挖钻孔水下灌注桩桩基施工工艺流程见图1。

4 桩基检测情况

该桩基工程施工结束后，根据JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》、DBJ51/T 014-2013《四川省建筑地基基础检测技术规程》、DBJ51/T 062-2016《四川省旋挖钻孔灌注桩基技术规程》等规范和设计要求，对该工程的57根灌注桩全部进行低应变检测，并由甲方、施工方、监理方随机抽选10根桩进行钻芯法检测。

低应变检测结果：Ⅰ类或Ⅱ类桩共26根，Ⅲ类或Ⅳ类桩共31根，Ⅲ类或Ⅳ类桩占比达54.4%。典型缺陷桩低应变数据见图2。

因低应变检测存疑的灌注桩数量较大，故均采用钻芯法验证，共采用钻芯法检测41根桩。

钻芯法检测结果显示，共有4根桩桩身完整，其余37根桩桩身混凝土呈现出不同程度的胶结质量差、反砂、难以钻进、混凝土芯样松散、破碎短长度大于10 cm、混凝土离析严重等情况，典型缺陷桩钻芯结果见图3。

取2组混凝土试样进行桩身混凝土抗压试验，试验结果详见表2。第1组试件抗压强度为12.6 MPa，第2组试件抗压强度为14.6 MPa，均小于设计要求的25 MPa，不满足设计要求。

5 桩基质量问题分析

检測结果显示，低应变检测完整性不合格率为54.4%，钻芯法检测完整性不合格率为90.2%，钻芯法检测桩身混凝土强度不满足设计要求。

组织各相关单位从人、机、料、法、环等方面逐一排查原因，经分析，该工程水下灌注桩出现严重质量问题的主要原因有：

（1）施工经验不足。

（2）混凝土浇筑完成后，过早拔出护筒。

（3）桩身混凝土初凝尚未完成时，大量涌入的地下水带走桩身内部水泥胶体，致使混凝土强度较低。

6 处理措施

桩基工程质量问题常见的处理方案有接桩、补桩、补强、扩大承台、修改基础设计方案等。结合该工程实际情况分析：

（1）由于桩基质量问题存在普遍性，且桩身混凝土强度远低于设计要求的C25强度，故不宜采用接桩、补桩、补强等方案。

（2）由于该工程原位为鱼塘，软土较厚，虽有部分换填，但桩周土承载力难以保证，故不宜以扩大承台的方式处理。

（3）根据检测结果，该桩基工程质量问题严重，根据原设计方案，宜全部按废桩处理。

（4）建设性的提出充分利用灌注桩、修改地基基础设计文件的处理措施。采用复合地基+筏板基础的设计方案，在原位增设部分CFG桩或水泥土搅拌桩，以提高复合地基承载力。

7 处理结果

采用复合地基+筏板基础的设计方案，根据设计变更文件组织施工。通过低应变法、单桩载荷试验、复合地基载荷试验对复合地基进行检测，其地基承载力能够满足设计要求。故该方案能够继续利用灌注桩的承载力，满足经济性、合理性、安全性的要求。

8 结束语

通过对该工程桩基质量问题的分析与处理，工程建设各相关单位都应该深刻吸取该工程的教训。桩基施工过程中，应着重对孔径、钻进参数、泥浆配比、孔底沉渣、水下混凝土浇筑养护等关键工序进行控制，确保工程质量。当少量桩基存在质量问题时，可根据实际情况，采用桩底注浆、对桩身进行加固、对桩周土体进行加固、改变基础形式等方式灵活处理；当大量桩基存在质量问题时，可采用变更基础形式的方式合理处理，最终达到经济性、耐久性、安全性的要求。

参考文献

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［4］ 刘光明.对基桩低应变检测若干问题的浅析［J］.四川建筑，2006（1）：99-100.

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［8］ 汪超平，徐力，刘志强.某工程桩基质量事故分析与处理［J］.工程建设与设计，2013（10）：96-97.

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