某工程基樁施工質量問題分析及處理

劉 軍,原力智,徐 磊

(湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

某工程基樁施工質量問題分析及處理

劉 軍,原力智,徐 磊

(湖北省地質實驗測試中心,湖北 武漢 430034)

介紹某超高層項目基樁通過動測和鉆芯查驗等綜合檢測手段,發現部分基樁存在施工質量問題,并進行原因分析,采取補樁措施后達到要求。其檢測方法為類似工程的樁基質量檢測提供借鑒。

嵌巖樁;低應變;鉆芯;質量問題;應對措施

鉆孔灌注樁特別是嵌巖灌注樁以其承載力高、抗震性好等優點被廣泛應用于高層、超高層工程項目中,然而,單樁承載力高的工程樁其風險也高,無論樁身或樁端的質量問題均將嚴重影響樁的承載力,特別是在施工中因采用的工藝、工序、管理等不當問題,往往會造成較大的質量事故。筆者就此簡介武漢市漢陽區某超高層建設項目中基樁低應變檢測異常,從而發現該項目工程基樁存在較大質量問題并進行了原因分析,采取補樁措施后達到要求的工程實例。

1 工程概況

該工程1#樓樓高50層,設計采用鉆(沖)孔灌注樁,總樁數151根,有效樁長15～18 m,設計樁徑1 000 mm,單樁豎向承載力特征值Ra=7 600 kN,樁端持力層為第⑤層微風化石灰巖。

2 1#樓工程地質概況

① 填土(Qml):松散,層厚0.5～3.2 m;

⑤ 石灰巖(P):淺灰—青灰色,微風化,厚層狀構造,裂隙較發育,巖芯呈柱狀、短柱狀,fa=10 000 kPa。

3 樁的低應變、鉆芯檢測情況

先期對該棟樓151根工程樁進行了低應變檢測,對檢測波形綜合分析后發現大部分波形異常,主要特征為樁底段存在正向反射峰,根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ 106—2014)第8.4.6條之規定:對于嵌巖樁,樁底時域反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同向時,應采取鉆芯法、靜載試驗或高應變法核驗樁端嵌巖情況[1]。據此,檢測單位從異常波形中挑選一批有代表性的樁進行了鉆芯檢測,以驗證該棟樓基樁嵌巖情況及成樁質量。

低應變檢測波形見圖1。

圖1 1#樓部分基樁低應變檢測波形Fig.1 Detecting waveform of low strain of some foundation piles about No.1 building

以上檢測波形相對應樁鉆芯照片見圖2。

4 施工質量問題的認定及后續處理

現場鉆芯檢測結果證明:9#、60#、61#、64#、77#、78#樁樁端以下均存在厚度不等的樁底沉渣(主要成分為細砂),厚度范圍0.3～2.8 m。由于本次鉆芯檢測是從低應變波形異常中挑選有代表性的樁,另通過了解前期基樁施工狀況等諸多信息,綜合匯總分析,可以基本判定該棟樓與此類似波形的樁樁端部位都存在明顯缺陷,該棟樓基樁施工存在重大質量問題(樁底沉渣厚度嚴重超標)。

在隨后由武漢市建筑業協會建設質量管理工作委員會組織的技術咨詢會上,與會專家在聽取設計、監理、施工、檢測等單位的情況介紹和查閱相關技術資料后進行討論,認可檢測單位出具的正式檢測結論(151根工程樁,其中85根Ⅲ類樁、11根Ⅳ類樁)。一致認為該棟樓較大部分工程樁存在嚴重的質量問題。

鑒于該棟樓工程樁單樁豎向承載力特征值Ra=7 600 kN,需要由樁身混凝土強度達到設計要求和樁身完整,以及樁端嵌入持力層(微風化石灰巖)的質量作保證的。由于該棟樓工程樁設計有效樁長較短,普遍在15～18 m左右,承載力主要以端承力為主,一旦出現沉渣過厚問題,單樁承載力將大幅度下降。依據檢測單位的檢測結果及報告,專家組書面建議設計單位對Ⅲ、Ⅳ類樁進行補樁處理。補樁樁型、樁徑、持力層及承載力等宜采取與原工程樁設計相同的原則設計。

在后期的2#、3#樓基樁檢測中均發現存在與1#樓類似的質量問題(樁底沉渣厚度嚴重超標)。由于2#、3#樓上部結構均為超高層(54層),工程樁單樁豎向承載力特征值均為Ra=7 600 kN,為保證上部結構安全,杜絕質量隱患,按專家組意見,2#、3#樓所有被判定為Ⅲ、Ⅳ類的工程樁均須按原工程樁設計要求進行補樁處理。

經過為期一年左右的補樁施工和補樁后期檢測,該項目1#、2#、3#樓補樁各項檢測均滿足規范和設計要求,順利通過驗收。目前該項目3棟樓上部結構均竣工驗收并已安全投入使用。

圖3 1#樓部分補樁低應變檢測波形Fig.3 Detecting waveform of low strain of some supplementary piles about No.1 building

對比原工程樁和補樁的低應變檢測波形,可以發現兩者存在明顯區別:持力層同為微風化石灰巖,但在樁端附近的反射峰前者為同相,后者為反相(反相峰為樁身混凝土嵌巖時樁波阻抗發生變化而引起)。這正是嵌巖樁低應變典型的、正常的樁端信號[2]。

現場補樁鉆芯檢測結果證明:混凝土土芯樣均完整,施工申報樁長與鉆芯樁長均相符,樁底沉渣均<50 mm,樁端持力層均為微風化石灰巖。

圖4 1#樓部分補樁鉆芯芯樣Fig.4 Core-drilling samples of some supplementary piles about No.1 building

5 質量問題原因分析

該項目基樁施工質量出現的重大問題不僅延誤了項目建設工期,也給施工單位造成較大的經濟損失,作為檢測工作者一方面要在日常檢測工作中及時發現問題,杜絕漏判、誤判,也要及時認真進行質量追溯,找到施工問題的原因,才能全面充實檢測素質和能力,為日后的檢測工作提供優質的服務和業務指導咨詢,確保工程的質量和安全。

通過前期調查與分析,出現施工質量問題主要由以下幾個方面引起:

(1) 由于場區地質情況自上而下以粉砂、粉細砂為主,施工采用回轉+沖擊工藝,在入巖前階段的施工均呈不穩定狀態,極易發生坍塌和鉆渣沉淀。出于工時和成本考慮,施工單位大部分樁施工時采用原土造漿穩定孔壁,而不是依靠黃土和膨潤土造漿,使得泥漿綜合性能指標處于不合理的范圍。這就必然起不到穩定孔壁和排除鉆渣的作用,致使砂和鉆渣不能完全被清除而滯留在泥漿中使得樁底沉渣加厚。

(2) 在整個施工過程中,二次清孔與混凝土澆筑的工序銜接不緊湊。二次清孔完成后由于混凝土來料不及時,造成泥漿中砂及鉆渣沉淀后又產生沉渣。

(3) 由于場區設計持力層內富含溶洞,溶洞為全充填或半充填的不穩定狀態,混凝土澆筑完畢后使得填充物性狀發生變化,可能造成溶洞與孔底或孔側存在連通裂隙,混凝土灌注后,其作為粘結料的水泥漿因裂隙存在而發生流失,造成混凝土離析。

6 樁底沉渣厚度超標預防應對措施

該項目補樁各項檢測結果優良率達到98%以上,通過了解,施工單位在補樁階段施工主要采取以下幾點措施以預防樁底沉渣過厚情況:

(1) 樁孔成孔后的一次清空孔深必須達到設計鉆進深度,在清孔未滿足規范要求的情況下(規范要求:孔底500 mm以內的泥漿相對密度應<1.25,含砂率≤8%,黏度≤28S),不得終孔驗收進行下一道工序。樁孔的驗收與鋼筋籠的制安必須及時跟進,二次清空測量沉渣厚度必須<50 mm,測量手感必須在堅硬巖石之上。

(2) 二次清孔的泥漿比重必須控制在1.20～1.30之間,二次清孔前應往泥漿循環池內補充新拌制的優質泥漿,使清孔所用的泥漿比重保持在1.15～1.25之間,確保孔底沉渣清理干凈。

(3) 混凝土灌注必須及時,終孔后2 h內必須灌注混凝土,超過2.5 h的孔必須重新清孔。二次清孔的驗收工作必須在砼運輸到現場后進行,驗收合格才能澆注。

(4) 對于存在溶洞和裂隙發育的孔,應回填碎石和黃土反復沖擊形成穩定的孔壁;對于大的溶洞,在成孔前先壓注水泥漿或砂漿填充再沖擊成孔,避免孔壁坍塌造成孔底沉渣超標問題[3]。

7 結束語

通過簡介上述項目基樁施工質量問題的工程實例,針對近幾年建筑項目高層及超高層建筑基樁設計普遍采用嵌巖樁,本文的目的是為基樁檢測人員提供某種借鑒:如何綜合運用各種檢測手段及時發現嵌巖樁基樁施工中的質量問題及通過所掌握的施工工藝、狀態等情況對檢測結果綜合作出準確的判斷,確保建筑工程項目基礎質量和安全。

[1] 中國建筑科學研究院.建筑基樁檢測技術規范:JGJ 106—2014[S].北京:中國建筑工業出版社,2014.

[2] 陳凡,徐天平,陳久照,等.基樁質量檢測技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.

[3] 徐攸在.樁的動測新技術[M].第二版.北京:中國建筑工業出版社,2002.

(責任編輯：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

劉軍(1970-),男,工程師,土木工程(巖土工程)專業,從事地基基礎檢測工作等。E-mail:2366950687@qq.com

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20170831.1514.004.html數字出版日期2017-08-31 15:14

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.05.019