樁基礎(chǔ)常見質(zhì)量事故及分析.doc

樁基礎(chǔ)常見質(zhì)量事故及分析1沈志明 2吳慧明1 慈溪市建筑安裝工程質(zhì)量監(jiān)督站 2 浙江開天工程技術(shù)有限公司摘要：基樁工程是建筑工程中最重要的隱蔽工程，但樁基工程質(zhì)量受多項因素的影響，如工程勘察、基樁設(shè)計、環(huán)境變化、施工質(zhì)量等，尤其施工質(zhì)量最難控制，對樁基工程質(zhì)量影響最大，所以熟悉樁基礎(chǔ)施工中常見質(zhì)量事故以及事故發(fā)生原因，并了解常見質(zhì)量事故的處理方法，才能有效控制樁基工程質(zhì)量，保證整體工程的安全。一、樁基礎(chǔ)事故定義及樁基礎(chǔ)事故原因樁基礎(chǔ)事故是指由于勘察、設(shè)計、施工和檢測工作中存在的問題，或者樁基工程完成后其他環(huán)境變異原因，造成樁基礎(chǔ)受損或破壞現(xiàn)象。由樁基礎(chǔ)事故定義可看出樁基礎(chǔ)事故主要原因有：1.工程勘察質(zhì)量問題工程勘察報告提供的地質(zhì)剖面圖、鉆孔柱狀圖、土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及樁基建議設(shè)計參數(shù)不準(zhǔn)確，尤其是土層劃分錯誤、持力層選取錯誤、側(cè)阻端阻取值不當(dāng)，均會給設(shè)計帶來誤導(dǎo)，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。2.樁基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量問題主要有樁基礎(chǔ)選型不當(dāng)、設(shè)計參數(shù)選取不當(dāng)?shù)葐栴}。不熟悉工程勘察資料、不了解施工工藝，主觀臆斷選擇樁型，會導(dǎo)致樁基礎(chǔ)施工困難，并產(chǎn)生不可避免的質(zhì)量問題；參數(shù)指標(biāo)選取錯誤，結(jié)果造成成樁質(zhì)量達不到設(shè)計要求或造成很大的浪費。3.樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量問題施工質(zhì)量問題一般是樁基礎(chǔ)質(zhì)量問題的直接原因和主要原因。樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量事故原因很多，人員素質(zhì)、材料質(zhì)量、施工方法、施工工序、施工質(zhì)量控制手段、施工質(zhì)量檢驗方法等各方面出現(xiàn)疏忽，都有可能導(dǎo)致施工質(zhì)量事故。4.基樁檢測存在問題基樁檢測理論不完善、檢測人員素質(zhì)差、檢測方法選用不合適、檢測工作不規(guī)范等，均有可能對基樁完整性普查、基樁承載力確定，給出錯誤結(jié)論與評價。5.環(huán)境條件的影響例如，軟土地區(qū)，一旦在樁基礎(chǔ)施工完成后發(fā)生基坑開挖、地面大面積堆載、重型機械行進、相鄰工程擠土樁施工等環(huán)境條件變化，均有可能造成基樁嚴(yán)重的樁身質(zhì)量問題，而且常常造成的是大范圍的基樁質(zhì)量事故。二、幾種主要樁型常見施工質(zhì)量事故分析1.打入式預(yù)制樁樁身本身質(zhì)量問題。主要原因有預(yù)制樁生產(chǎn)過程中材料、胎膜、生產(chǎn)工藝、養(yǎng)護齡期等控制不嚴(yán)導(dǎo)致樁身強度不夠，樁身幾何尺寸偏差大等質(zhì)量問題，裝卸、運輸、堆放不當(dāng)造成樁身裂縫等缺陷，在施工前又未能及時發(fā)現(xiàn)。樁身本身質(zhì)量有缺陷的樁經(jīng)錘擊打入后，將嚴(yán)重影響基樁承載力，造成的事故是很難處理的。接樁質(zhì)量問題。主要原因有接樁材料、接樁方法等原因，如上下節(jié)平面偏差、焊接不牢、焊接后停歇時間過短、螺栓未擰緊、膠泥質(zhì)量差等?？刹捎脤訕恫课贿M行補強的方法處理。樁身垂直度問題。原因很多，如施工中垂直度控制、布樁密度、打樁路線、持力層面坡度、地面超載、基坑開挖、相鄰工程擠土樁施工等，造成基樁傾斜，嚴(yán)重影響樁身質(zhì)量及基樁承載力。處理方法將根據(jù)事故原因采用糾偏補強、補樁等方法?！熬艽颉痹斐傻馁|(zhì)量問題。打入式預(yù)制樁施打過程中常出現(xiàn)送樁困難或無法送樁現(xiàn)象，樁長達不到設(shè)計要求。主要原因有勘察資料失實，設(shè)計參數(shù)、樁型、持力層選用不當(dāng)，施工中采用的錘重錘墊不當(dāng)，停歇時間長，或出現(xiàn)復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象（如夾砂土層等硬土層、地下孤石等），過多的重錘打擊，易導(dǎo)致樁頭碎裂，樁身損傷?！吧细〉跄_”造成的承載力不足問題。在深厚軟土地區(qū)，已打入的樁在施工其相鄰基樁時，往往會發(fā)生整樁“上浮”、樁端離開持力層的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對基樁承載力影響很大，但如果采取措施將“上浮吊腳”樁壓回原位，一般說其承載力能滿足設(shè)計要求。錘打出現(xiàn)的樁身質(zhì)量問題。當(dāng)重錘打擊樁頭時，由樁頭向樁身射入的壓力波，當(dāng)樁長較長、樁尖為軟土層時，樁尖將反射回拉力波，此時的拉力波往往會集中在樁的中部0.30.7倍樁長的位置；當(dāng)樁尖為硬土層時，樁尖將反射回壓力波，壓力波到達樁頂后又產(chǎn)生拉力波，該拉力波一般集中在樁頭部分。如果拉力波產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過預(yù)制樁樁身混凝土抗拉強度，混凝土將會出現(xiàn)裂縫，形成斷裂面。應(yīng)選用合適的樁型，采用合適的重錘與錘墊，避免錘打中出現(xiàn)樁身質(zhì)量問題。2.鉆（沖）孔灌注樁鉆孔灌注樁施工包括泥漿護壁、水下成孔、水下下籠、清孔、水下灌注等工序，每道工序多或輕或重會出現(xiàn)一些缺陷。鉆孔傾斜。在鉆進過程中，遇孤石等地下障礙物使得鉆杠偏斜，樁傾斜程度不同，對基樁承載力的影響不同，由于該類事故無法通過基樁質(zhì)量檢測手段測定，所以施工中的垂直度檢驗顯得尤其重要，特別是大直徑鉆孔灌注樁。坍孔。易造成斷樁、沉渣、孔徑突變等缺陷。主要原因有：1）由于護壁不力。如泥漿質(zhì)量差，易沉淀，比重小，護筒內(nèi)無足夠壓力水頭，護筒埋深不夠，導(dǎo)致筒底漏土等。2）鉆進速度過快。3）操作碰撞。如下落提升鉆具、放置鋼筋籠時碰撞，由于無導(dǎo)向裝置的正循環(huán)鉆機，鉆桿細，剛度小，搖晃大而造成鉆頭導(dǎo)向圈碰撞孔壁。4）土質(zhì)原因。如粉砂土等粗顆粒土層以及松散地層中成孔時，常易發(fā)生坍孔事故。5）有較強的承壓水，并且水頭較高，易造成孔底翻砂和孔壁坍塌。充盈系數(shù)過大。一般設(shè)計要求混凝土澆灌充盈系數(shù)在1.051.25之間，但由于成孔的工藝，地質(zhì)條件等原因，造成充盈系數(shù)超過1.3，甚至于達到1.6或更大，這都屬于施工不正?，F(xiàn)象，它既造成材料的浪費，也造成左右樁剛度不一致的弊病。樁身縮徑、夾泥、斷樁、離析，均為不同程度的樁身質(zhì)量問題，對基樁承載力有很大影響，一般說發(fā)生原因有：1）斷樁?；炷翝沧⑦^程中，導(dǎo)管不慎拔出混凝土面，或由于堵管、停電等原因而采取的拔管措施，或軟土層中流土，砂土層中流砂擠入鋼筋籠內(nèi)，或是導(dǎo)管大量進水?；炷凉嘧⒅谐霈F(xiàn)的這些事故，會使混凝土灌注面與護壁泥漿混合，形成斷裂面。此外，采用機械挖土?xí)r，機械設(shè)備對樁頭的碰撞易使樁淺部斷裂。鉆孔灌注樁在使用商品混凝土?xí)r，在混凝土澆注過程中，由于坍孔較大，實際灌注的混凝土量大大超過預(yù)估的混凝土量，在再灌時的混凝土超過原混凝土的初凝時間，產(chǎn)生樁身淺部局部裂縫。2）夾泥?；炷凉嘧⑦^程中，出現(xiàn)坍孔和內(nèi)擠，坍落和擠入的土體混入混凝土中，這是一種嚴(yán)重樁身缺陷。3）離析?；炷梁鸵仔圆?、混凝土初灌量過小、導(dǎo)管進水、導(dǎo)管埋深不足、在混凝土初凝前地下水位變化等，造成樁身局部斷面混凝土膠結(jié)不良，離析。4）縮徑。鋼筋籠設(shè)計太密，如果混凝土級配和流動性差時，造成樁身某些斷面尺寸達不到設(shè)計要求，或地下承壓水對樁周混凝土侵蝕。孔底沉渣?？椎壮猎鼘Χ顺袠?、摩差端承樁來說，孔底沉渣對其承載力有著致命的影響，處理也很困難。施工中未按有關(guān)規(guī)范要求清孔、清孔后未及時灌注混凝土、下鋼筋籠時碰撞孔壁、混凝土初灌量太小、混凝土灌注前出現(xiàn)坍孔，這些現(xiàn)象多會造成孔底沉渣超標(biāo)，采用正循環(huán)法施工時沉渣問題更為突出。初灌方法不當(dāng)造成的質(zhì)量事故。在混凝土初灌過程中存在一定的質(zhì)量隱患，如采用阻球法進行初灌時，如果樁徑較小，阻球常夾在導(dǎo)管與鋼筋籠之間而無法上浮，采用混凝土塊法又易堵塞導(dǎo)管，采用砂袋法時，由于砂袋密度與混凝土接近，但強度低于混凝土，一旦沉于樁底易造成沉渣，夾在樁身造成樁身質(zhì)量缺陷。故建議采用混凝土袋法，能達到不堵管，不造成沉渣，滿足樁身強度的要求。樁頭浮漿。這是正?，F(xiàn)象，但樁頭必須處理后才能使用，由于樁頂是承受荷載最大的部位，所以這里著重要提出的是如何處理樁頂浮漿，對大直徑鉆孔樁，建議先采用氣泵等機械方法進行上部清樁，在距設(shè)計標(biāo)高0.5米時，必須采用人工鑿除法，對小直徑樁建議采用人工鑿除法，避免機械施工。另外，對現(xiàn)場灌注樁在可能的情況下應(yīng)加大超灌長度。3.人工挖孔樁理論上講，人工挖孔是最容易控制施工質(zhì)量的樁型，但實際施工中應(yīng)保證以下的施工質(zhì)量：樁底積水。樁底積水如果可以人工清除，必須清除、擦干。如果存在地下滲水，人工無法清干，必須采用機械降水，否則極易造成樁底混凝土離析，由于一般的挖孔樁屬端承樁，樁底混凝土離析造成的事故很難處理。樁身混凝土的灌注。對樁長較短的樁，可采用滑板法灌注，不應(yīng)采用直接傾倒法。樁長較長的樁，嚴(yán)禁直接傾倒，否則極易造成混凝土離析、混凝土夾氣、夾泥；不應(yīng)采用滑板法，也易造成混凝土離析、混凝土夾氣、夾泥；應(yīng)采用導(dǎo)管法送漿，邊送邊采用機械振搗。4.沉管灌注樁在多層工業(yè)與民用建筑工程中，就地沉管灌注樁與其技術(shù)經(jīng)濟綜合比較上的優(yōu)勢被廣泛采用。沉管灌注樁為擠土型樁，樁徑一般為377、426，樁長20m左右。近些年由于施工設(shè)備與技術(shù)的提高，樁徑有著逐步增大的趨勢，出現(xiàn)了500、550樁徑的沉管樁，樁長在浙江省寧波地區(qū)最長達到45m左右，長徑比達到8090。沉管樁有振動、靜壓等施工方法，鑒于沉管灌注樁截面尺寸的特點，無論哪種施工方法，施工中易產(chǎn)生以下質(zhì)量問題有：縮徑、夾泥、離析?；炷脸溆禂?shù)硬土中小于1.1，軟土中小于1.2。原因主要有：1）土的性狀原因。在軟土中沉樁時，土受到強制擾動產(chǎn)生超孔隙水壓力，在樁管拔出后擠向剛灌注的混凝土，使樁身局部縮徑或夾泥。所以軟土層中一定要控制拔管速度。在軟硬土層交界處，也極易發(fā)生縮徑現(xiàn)象，如回填的池塘，回填土下夾有未被清除的河底淤泥，在這種地層中沉管施工，縮徑往往發(fā)生在淤泥地層中。在樁身埋置范圍內(nèi)的土層中有承壓地下水，樁身會產(chǎn)生局部縮徑現(xiàn)象。2）拔管速度過快。施工中不按有關(guān)規(guī)范要求，拔管速度過快，造成管內(nèi)混凝土高度過低，使得混凝土的排擠力小于地層地側(cè)壓力而造成縮徑夾泥。3）管內(nèi)混凝土量少。管內(nèi)混凝土應(yīng)保持2m左右高程，并高于地下水位1.01.5m或不低于地面高程，否則管外土體擠入造成縮徑夾泥。4）混凝土質(zhì)量差。坍落度小，和易性差，拔管時管壁對混凝土產(chǎn)生摩阻力造成縮徑離析。5）樁間距過小，鄰近樁施工時擠壓也有可能造成縮徑。6）采用反插法施工工藝時，反插深度太大，易把孔壁周圍的土體擠入樁身，形成夾泥。7）樁身滲水引起的離析。沉樁時，土受到強制擾動產(chǎn)生超孔隙水壓力，樁周土如果為滲透系數(shù)較大的土層時，在樁管拔出混凝土灌注的過程中，土中的超空隙水壓力會向尚未初凝的樁身混凝土中滲透，沿樁身向水壓力較小的樁頂上移，常見樁頂冒水現(xiàn)象，造成樁身上部混凝土離析，這種質(zhì)量事故很難控制，施工中應(yīng)加強觀察。斷樁。一般為貫穿全截面的水平向裂縫，造成斷樁的原因與縮徑基本相同，主要是工程地質(zhì)、施工工藝、混凝土質(zhì)量、設(shè)計樁距、挖土碰撞等原因。尤其在軟土地區(qū)，當(dāng)布樁密度較大時，鄰近樁互相水平向擠壓，常常在鋼筋籠底部形成斷裂面，斷樁嚴(yán)重程度大于縮徑?！暗跄_樁”。樁底混凝土架空或樁底進泥砂，在樁底部形成薄弱層，造成原因一般有：1）預(yù)制樁尖質(zhì)量差。在沉管時，樁尖由于強度不足被擠壓破損后進入樁管，在振拔時未能將樁尖壓出，直到管拔至一定高度才落下，但未能落到原標(biāo)高，形成“吊腳”；或者樁尖被擠壓破碎后，泥砂和水從破損處擠入樁管，與樁底混凝土混合成松軟的薄弱層。2）樁長度較長時，活瓣樁尖被周圍土體包圍打不開，拔管至一定高度后才打開。3）混凝土級配不合理，和易性差，在拔管時，混凝土拒落，造成樁尖下沒有混凝土或量少，一般稱為“軟樁”，類似這種故障可使用大流動性的混凝土或如壓拔管的辦法來杜絕事故的出現(xiàn)。5.環(huán)境變異導(dǎo)致樁基礎(chǔ)事故的環(huán)境因素很多，常見的因素有：基礎(chǔ)開挖對工程樁造成的影響。例如，機械挖土?xí)r，挖機碰撞樁頭，一般容易導(dǎo)致樁的淺部裂縫或斷裂。在軟土地區(qū)深基坑開挖時，基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題時，會使基坑附近的工程樁產(chǎn)生較大的水平位移，灌注樁樁身中上部會裂縫或斷裂，薄壁預(yù)應(yīng)力管樁樁身上部裂縫或斷裂，厚壁預(yù)應(yīng)力管樁與預(yù)制方樁在第一接樁處發(fā)生樁身傾斜，基坑降水產(chǎn)生的負摩阻力對樁身強度較差的樁產(chǎn)生局部拉裂縫。相鄰工程施工的影響。間距較近的鄰近建筑施工密集的擠土型樁時，如不采取防護措施，土