人工挖孔樁質量事故檢測在巖土工程勘察中的應用

譚賤兒，李瑞華

（江西省地礦局水文地質工程地質大隊，江西 南昌 300095）

人工挖孔樁具有施工設備簡單、無振動、無大量泥漿排放、可以多組工人大面積同步施工，樁底持力層情況直觀易檢查，單樁承載力高，質量、工期易保證，工程費用較低等特點[1]，因此工程上得到廣泛應用。在人工挖孔樁施工過程中，經常遇到地下水豐富或流砂層時，導致施工安全和質量隱患。本文介紹某項目人工挖孔樁樁基檢測發現流砂原因造成嚴重質量事故的實例。

1 工程概況

選用人工挖孔擴底灌注樁，樁徑800（1200）mm、1000（1500）mm，設計單樁承載力極限值分別為3150kN、4751kN。樁數分別48 根、2 根，選強風化千枚巖作為持力層，樁端進入持力層≥1.0m，樁長≥6m。樁位示意圖見圖1（圖中數字為施工樁長，為施工單位提供）。

2 地質情況

依據工程勘察報告，該場地屬丘陵山前洪沖積平原地貌，經人工回填平整，地勢平坦。場地地層結構自上而下可依次為①雜填土、②粉質粘土、③礫砂層、④砂卵石層、⑤強風化千枚巖。

上覆雜填土空隙多，松散，滲水性強，所含水主要受大氣降水影響。其下的粉質粘土，較致密，孔隙少。屬隔水層；礫砂和砂卵層是本區主要含水層，水位在地面下1.90m ～5.20m。

3 檢測情況

3.1 低應變檢測

樁基施工完畢后于11 月23 日對所有樁進行反射波法低應變檢測，檢測結果發現在建設場地中部有成片的樁低應變波形：樁底反射信號特別明顯，且與錘擊脈沖信號同向，樁底深度與施工記錄樁長基本吻合，迥異于挖孔樁擴底嵌巖的波形特征，典型波形見附圖2：13A#、15C#樁低應變波形圖。

3.2 鉆芯檢測

根據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ 106-2014）第8.4.6 條[2]對于嵌巖樁，樁底時域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。選取13A#、15C#、20C#三根樁于11 月27 日進行了鉆芯檢測，13A#樁鉆芯顯示砼長4.69m，在0.58m ～1.35m 深有嚴重離析，樁底有2.20m 的沉渣（細砂）；15C#樁鉆芯顯示砼長4.80m，樁身基本完整，樁底有0.4m 的沉渣（細砂）；20C#樁鉆芯顯示砼長5.60m，在0.30m ～0.9m深有離析現象，樁底有0.3m的沉渣（細砂）。因此結合鉆芯與低應變波形初步判定這24 根樁全部為Ⅲ類樁，有待進一步驗證或處理。

3.3 低應變復測和靜載試驗

四個月后，于3 月29 日接建設單位通知：“所有缺陷樁每根樁鉆取了2 個孔，已進行了高壓注漿處理，可以進場進行低應變復測。”檢測單位低應變復測后發現注漿處理效果不明顯，僅有部分樁樁底同向反射信號幅度有所降低（詳見圖2：13A#、15C#樁應變波形圖）。經協商溝通決定抽取一根樁進行靜載試驗驗證單樁承載力是否達到要求，檢測單位于7 月2 日對13A#樁進行了靜載試驗，試驗結果為13A#樁加載至1575kN 時，樁頂總沉降量為92.02mm，該級沉降量為84.50mm，超過前一級荷載（1260kN）沉降量3.37mm 的5 倍，Q－s 曲線呈陡降型，可以確定該樁極限承載力為1260kN，只達到設計極限承載力3150kN的40%，不能滿足設計要求。

圖1 樁位示意圖

圖2 13A#、15C#樁低應變波形圖

4 原因分析

本工程在低應變檢測發現問題后，統計分析樁長，異常波形的樁有24 根（見圖1 有流砂區域），樁長為4.7 ～5.4m，平均樁長5.11m，其余樁的樁長為6.0m ～7.6m，與勘察資料對照，波形異常樁樁長明顯偏短且達不到設計要求的6m。向施工方了解施工情況，施工人員反應：“場地內原來有條南北向的小支流流向場地東面的玉泉河，現已回填。在人工挖孔至砂卵石層時發現涌水，水量不大，挖到砂卵石層時部分樁孔有流砂，成孔擴底很困難，有些孔挖到了持力層強風化千枚巖，有些孔未挖到持力層，為了防止塌孔，保證安全和進度，在未清理樁底流砂和還有涌水的情況下就進行了混凝土灌注（非水下灌注）。”。

人工挖孔樁的質量影響因素[3]：①主要有工程水文地質因素，比較典型的是地下水和流砂影響成孔質量。②樁身混凝土灌注影響成樁質量，出現夾渣、斷樁、樁底沉渣過厚（清底不干凈或沒有二次清孔）、樁身混凝土強度不足（原材質量差、配合比不達標、振搗不均勻）等各種質量問題。③安全技術管理措施也是質量形成的關鍵因素，如技術交底、安全交底、各項管理措施執行不到位等。

結合上述施工過程出現的現象，樁底流砂是造成本工程質量事故的直接原因，問題分析下：

（1）施工單位經驗欠缺，不了解場地地質條件的特點，場地礫砂和砂卵層地下水微承壓水，地下水比較豐富，對降低地下水位的重要性認識不足，技術上未采取有效的整體降排水措施，對出現流砂的問題未采取專門的應對措施，也未向監理、建設、設計等單位提出書面反應，盲目施工，抱有僥幸心理，隱蔽工程驗收環節缺位。

（2）人工挖孔作業人員缺少在流砂層、地下水水量大等復雜地質條件下的成孔成樁經驗，仍采取干法澆筑樁身混凝土，甚至邊抽水邊澆筑，使混凝土配合比失去控制，水泥砂漿大量被抽走，造成樁身混凝土標號降低、離析或嚴重離析、甚至斷樁。

（3）在發現樁基質量問題后，施工單位組織人員進行了高壓注漿處理，但未達到預期效果，擴大了損失，延誤了工期，也是施工管理經驗不足的表現。

（4）挖孔樁施工期間，建設單位和監理單位對孔深和孔底情況驗收把關不嚴，也有一定的管理責任。

針對人工挖孔樁施工過程中經常遭遇較厚的流砂問題，國內目前的施工技術和施工工藝有多種經驗對策進行處理[4]，如利用沒有流砂的樁孔作為集水井進行降水，降低對流砂的擾動，避免砂土水流失；縮短每次護壁的高度，快速穿過流沙砂層；采用剛柔相濟的護壁材料（粗鋼筋、較寬的毛竹片，和編織袋、干稻草、棉絮等組合運用）對流砂層進行堵塞處理；流砂很嚴重時可以下鋼套筒，并采用澆筑低標號素混凝土封閉孔底的辦法處理（凝結后再鑿除）。

該項目由于種種原因，拖延四年后，原來所有50 根樁報廢處理。在原建設場地內移位采用人孔挖孔樁重新施工，吸取了經驗教訓，經檢測未再出現質量問題。

5 結語

人工挖孔樁灌注樁的施工質量雖然容易控制，但往往參建各方麻痹大意，容易放松管理，釀成嚴重的質量事故，一旦樁基存在嚴重的質量問題，既延誤工期，又造成很大的經濟損失，這既有地質條件特殊等客觀原因，又有施工單位經驗欠缺、管理松散、盲目施工等主觀原因。從施工管理方面，在樁基施工的每一環節都要精心組織，精心施工，嚴格達到規范設計要求，要選用有資質、有能力、有經驗的隊伍進行施工，確保工程質量。我們檢測人員更需以高度的責任心，通過低應變、鉆芯、靜載試驗等多種檢測方法對樁基進行綜合分析判定，按規范要求認真分析缺陷性質、程度及造成的原因，把握好樁基驗收環節的工作。